La tecnología de microondas ha surgido como una piedra angular en los sistemas de sensores modernos, ofreciendo ventajas únicas como capacidades de penetración, robustez operativa bajo diversas condiciones ambientales y rentabilidad. Esta disertación investiga enfoques innovadores para mejorar el diseño, la fabricación y la funcionalidad de los sensores basados en microondas, centrándose específicamente en codificadores electromagnéticos, RFID sin chip, sensores de desplazamiento, sensores de proximidad y sensores de presión. Estos avances se clasifican en dos secciones principales: codificadores electromagnéticos y sensores de microondas planares basados en variación de fase.
Parte I: Codificadores electromagnéticos y RFID sin chip
La primera parte de esta tesis se centra en el desarrollo de codificadores electromagnéticos y su posible aplicación como sistemas RFID sin chip y sensores de movimiento. Estos sistemas aprovechan técnicas de codificación híbridas que combinan dominios de tiempo, frecuencia y fase para lograr una alta densidad y capacidad de datos. Se hace hincapié en la creación de alternativas robustas y de bajo costo a los codificadores ópticos, que son sensibles a factores ambientales como el polvo y la suciedad. Se presentan varias innovaciones, incluidos diseños avanzados de resonadores como resonadores de impedancia escalonada (SIR), sistemas de lectura complejos y métodos de fabricación sostenibles que utilizan materiales reciclables y biodegradables. Estos avances posicionan a los codificadores electromagnéticos como soluciones viables para entornos industriales y aplicaciones que requieren una identificación segura, como el etiquetado de productos y la prevención de falsificaciones.
Parte II: Sensores de microondas planares basados en variación de fase
La segunda parte de la tesis explora los sensores de microondas planares que utilizan la variación de fase para medir cantidades físicas con una sensibilidad ultraalta. Este trabajo demuestra diseños novedosos para sensores de desplazamiento, proximidad y presión, cada uno optimizado para aplicaciones específicas. Las innovaciones incluyen métodos para mejorar la resolución y el rango dinámico, diseños para la detección de proximidad ultrasensible a escala micrométrica y sensores de presión capacitivos capaces de medir cambios minúsculos con alta precisión. También se enfatizan las técnicas de fabricación sostenibles y compactas, incluido el uso de componentes impresos en 3D. La versatilidad y robustez de estos sensores los hacen adecuados para aplicaciones en automatización industrial, monitoreo biomédico y sistemas de IoT.
New Strategies and Applications in Electromagnetic Encoders and Planar Phase-Variation Microwave Sensors
Karami Horestani, A. (Autor/a). 25 abr 2025
Tesis doctoral