Analysis and Synthesis of Leaky-Wave Devices in Planar Technology

The work developed along this doctoral thesis has been focused on the analysis and synthesis of microwave devices in planar technology. In particular, several types of devices based on the radiation mechanism of leaky waves have been studied. Typically, the radiation properties in leaky-wave devices are determined by the complex propagation constant of the leaky mode, wherein the phase constant is responsible for the pointing angle and the leakage rate for the intensity of the radiated fields. In this manner, by controlling both amplitude and phase of the leaky mode, an effective control over the device's radiation diagram can be obtained. Moreover, with the purpose of efficiently obtaining the leaky mode's radiation properties as function of the main geometrical parameters of the structure, several modal tools based on the transverse resonance analysis of the structure have been performed.;In order to demonstrate this simultaneous control over the complex propagation constant in planar technology, several types of leaky-wave devices, including antennas (LWAs), multiplexors and near-field focusing systems, have been designed and manufactured in the technology of substrate integrated waveguide (SIW). This recently proposed technology, allows the design of devices based on classical waveguide technology with standard manufacturing techniques used for printed circuit board (PCB) designs. In this way, most of the parts that form a communication system can be integrated into a single substrate, thus reducing its cost and providing a more robust and compact device, which has less losses compared to other planar technologies such as the microstrip.;El trabajo llevado a cabo durante la realizacion de esta tesis doctoral, se ha centrado en el analisis y sintesis de dispositivos de microondas en tecnologia planar. En concreto, se han estudiado diferentes tipos de dispositivos basados en radiacion por ondas de fuga "leaky waves", en los cuales las propiedades de radiacion estan determinadas por la constante de fase del modo "leaky" que es el que determina el angulo de apuntamiento y por la tasa de radiacion que es la que determina la intensidad de los campos radiados. De esta manera, controlando en amplitud y fase el modo "leaky" se puede obtener un control efectivo sobre el diagrama de radiacion del dispositivo. Ademas, con el objetivo de poder obtener de una manera mas eficiente las caracteristicas de propagacion de los modos de fuga "leaky" en funcion de los principales parametros geometricos de la estructura, se han desarrollado diversas herramientas de analisis modal basadas en la tecnica de resonancia transversa de la estructura.;La capacidad para obtener un control simultaneo de la constante de propagacion compleja del modo "leaky", ha sido demostrada mediante el diseno y fabricacion de varios tipos de antena "leaky wave" (LWA) y de otros dispositivos como multiplexores y sistemas de enfoque en campo cercano. Para ello, se ha utilizado la tecnologia planar de guia de onda integrada en sustrato (susbstrate integrated waveguide, SIW). Esta recientemente desarrollada tecnologia, permite disenar dispositivos de microondas basados en tecnologia clasica de guia de ondas con sistemas de fabricacion estandar usados en tecnologia de circuitos impresos (printed circuit board, PCB). De esta forma, se pueden integrar en un mismo sustrato muchas de las diferentes partes que forman un sistema de comunicaciones, mejorando asi su robustez y compactibilidad, ademas de reducir el coste y de contar con menores perdidas que otras tecnologias planares como la microstrip.