Análisis del efecto multipactor en tecnologías Groove Gap Waveguide y Ridge Gap Waveguide

Abstract

Debido al rápido avance de las tecnologías de la información y comunicaciones, dichas tecnologías requieren de mayores anchos de banda para poder afrontar tal demanda, esto se traduce en emplear frecuencias más altas, lo cual implica el uso de dispositivos con dimensiones mucho menores, en los cuales, en el fundamental proceso de sellado o contacto físico entre las capas conductoras, es donde encontramos muchos problemas debidos a la miniaturización de los componentes, dado que ya no podemos realizar uniones con tornillos, etc., y es por esto por lo que surgen nuevas tecnologías de implementación de circuitos de microondas como lo son por ejemplo, las tecnologías de guiado de ondas electromagnéticas: Groove Gap Waveguide (GGW) y Ridge Gap Waveguide (RGW), estas nuevas tecnologías nos permiten un guiado sin necesidad de un riguroso proceso de sellado, fruto de la periodicidad espacial de algunos elementos que funcionan como pared magnética y proporcionan una ventaja muy grande en el proceso de fabricación. El objetivo de este trabajo consiste en analizar el fenómeno del multipactor en estas tecnologías, el cual es un proceso de descarga electrónica que puede ocurrir en dispositivos de alta potencia y en condiciones de ultra-alto vacío (componentes de RF embarcados en satélites y estructuras aceleradoras de partículas), causando daños y degradación en los componentes electrónicos. Por lo tanto, entender este fenómeno es crucial para el diseño y desarrollo de sistemas de comunicación de alta frecuencia. En primer lugar, se presentará una descripción detallada de las tecnologías GGW y RGW, resaltando sus características estructurales y funcionales. Se llevará a cabo un análisis detallado de las potencias umbrales de multipactor para diversas configuraciones de las guías bajo estudio, y se extraerán conclusiones y su viabilidad de cara a su aplicación industrial.

Due to the rapid advancement of information and communication technologies, these technologies require higher bandwidth to meet such demand. This translates into the use of higher frequencies, which implies the utilization of devices with much smaller dimensions. In these devices, the crucial sealing or physical contact process between the conductor layers poses many problems due to component miniaturization, making traditional methods such as screw connections impractical. Hence, new microwave circuit implementation technologies have emerged, such as the electromagnetic waveguide technologies: Groove Gap Waveguide (GGW) and Ridge Gap Waveguide (RGW). These new technologies allow for guidance without the need for a rigorous sealing process, thanks to the spatial periodicity of certain elements that function as electrical walls, providing a significant advantage in the manufacturing process. The objective of this work is to analyze the phenomenon of multipactor in these technologies. Multipactor is an electron discharge process that can occur in high-power devices under ultra-high vacuum conditions (RF components embedded in satellites and particle accelerator structures), causing damage and degradation to electronic components. Therefore, understanding this phenomenon is crucial for the design and development of high-frequency communication systems. Firstly, a detailed description of GGW and RGW technologies will be presented, highlighting their structural and functional characteristics. A thorough analysis of multipactor threshold powers will be conducted for various configurations of the studied waveguides, and conclusions will be drawn regarding their feasibility and potential industrial applications.