Programa del congreso

This paper presents an innovative in-cabin wireless sensing system to enhance road safety and support autonomous vehicle technologies. Leveraging a modulated Frequency Selective Surface (FSS) and a millimeter-wave (mmWave) Doppler radar the system non-invasively detects driver head movements with high precision. By modulating the FSS at two distinct frequencies, it achieves privacy preservation, reduces computational complexity, and enhances noise immunity, offering consistent performance in varying lighting conditions. These features enable real-time processing, making the system ideal for integration into Advanced Driver Assistance Systems (ADAS). A prototype has been designed at 24 GHz. Experimental results demonstrate its effectiveness in distinguishing between attention and non-attention states, offering lower hardware complexity and superior performance compared to conventional approaches. By enabling timely interventions, this solution promotes safer driving and advances in vehicle safety monitoring.

This paper details how to exploit the introduction of time as a design variable to enhance the properties of conventional static (time-invariant) spatially-periodic metastructures such as Frequency Selective Surfaces (FSS). Here, we focus on communications scenarios, although most of the discussed concepts are also applicable in radar systems. We show that, by tuning the temporal period in time-modulated 1D metallic gratings, two different diffracted harmonic configurations mn and m'n' can propagate in the same direction (i) with different output frequencies (same incident angles and frequencies), (ii) with identical output frequencies (different incident angles, same incident frequencies), (iii) with identical output frequencies (different incident angles and frequencies). These results reveal the potential of space-time metastructures to act as beamformers and frequency mixers.

En este trabajo, se presenta una superficie selectiva en frecuencia basada en dipolos acoplados, diseñada para funcionar como reflector en la banda de 27 GHz. La estructura propuesta se distingue por su amplio ancho de banda y la posibilidad de controlar el mismo, lo que la hace adecuada para aplicaciones de alta frecuencia que requieren estabilidad espectral. A diferencia de otras superficies selectivas en frecuencia con geometrías más complejas, el diseño propuesto ofrece una alternativa sin comprometer su desempeño electromagnético. Adicionalmente, se ha desarrollado un modelo circuital equivalente que representa con precisión el comportamiento de la estructura, proporcionando una herramienta eficaz para su optimización y diseño.

This article presents a semi-analytical technique to model space-temporal periodic structures modulated by pin diodes. The structure is 3-dimensional from the perspective of the periodicity. An analysis in terms of Floquet harmonics is carried out, where the field at the discontinuity is previously estimated. Validations in terms of previous approaches encourage the use of the model, which has the potential and simplicity to characterize future space-time structures and metasurfaces.

This work presents the design of a full-metal 3D unit-cell for RIS-based applications relying on the use of a loaded slot ring. The load is a shorted stub in the inner conductor of the ring, whose angular position can be changed mechanically. Thanks to this mechanical rotation, two different phase states of the reflection coefficient of the unit-cell, separated by 180º, can be induced (equivalent to a 1-bit configuration RIS). The cell operation provides large-bandwidth capabilities, centered in 16 GHz with a 180+/-30º phase difference on a relative bandwidth of 36.9% (from 12.6 GHZ to 18.5 GHz). The designed unit-cell is then simulated in an array configuration for beam steering, where its instantaneous bandwidth has been estimated for different steering angles.

In this contribution, the shaping of a dispersive chessboard metasurface on a real target is studied. For this purpose, a model of an Unmanned Aerial Vehicle is used to analyze the critical areas that generate a larger radar cross section, which are the flat areas. However, edges between these areas can be problematic, which is why they are part of this study. In this aspect, it is verified that their presence is not a problem in terms of radar cross section reduction. On the other hand, the fuselage of the target under study is curved, so it is also necessary to analyze curved shaped surfaces. In this line, the original flat metasurface has been adapted to different cylindrical curvatures, achieving for all cases similar results to those obtained with the flat design.

This communication presents a numerical assessment of materials with inclusions concerning radar observability. For this, the Rozanov limit, obtained for homogeneous metal-backed materials, is used as a reference. The results, obtained from numerical modeling of materials with inclusions treated as dispersive effective media, suggests high versatility in achieving tailored radar responses

The analysis of electromagnetic (EM) wave propagation in an inhomogeneous, magnetically confined plasma is essential for nuclear fusion, particularly for ion and electron heating. This paper presents EMWAVE, a finite element code that simulates EM wave propagation in an anisotropic plasma by solving the Helmholtz equation in the frequency domain. The solver supports linear and quadratic elements and efficiently models complex domains. Various dielectric media and tokamak-relevant configurations have been benchmarked, demonstrating the code’s reliability. EMWAVE incorporates the cold plasma permittivity tensor, showing excellent agreement with the well-established ERMES code and theoretical predictions for tokamak cutoffs. Developed as a standalone tool and integrated into the HPC framework Alya, it aims to support reactor-scale simulations via a digital twin approach. Future work includes implementing a hot plasma permittivity tensor to capture wave-particle interactions and extending the model to 3D reactor geometries.

This work presents a method for free-space electromagnetic characterization of thin films in the X and Ku frequency bands implemented inside a compact anechoic chamber (80MHz-18GHz). The setup consists of two horn antennas to study transmission and reflection of samples using two configurations. The configuration for reflection measurements has the sample placed on a conductive support to study reflection as a function of the angle of incidence. Alternatively, the transmission configuration has both antennas pointing at the sample, which is positioned between them in a linear arrangement. Moreover, the experimental setup has a laser system for antenna and sample alignment to ensure maximum precision. The design's versatility was accomplished by using 3D-printing personalized supports, anchors and other accessories. The system was optimized via electromagnetic finite element and ray-tracing simulations. Preliminary results show potential for future usage of the proposed setup when developing absorptive materials.

This study presents experimental evidence and model comparisons demonstrating the ability to tune microwave absorption in magnetodielectric composite systems. Measurements of complex permeability, permittivity, and reflection loss at microwave frequencies were conducted in an anechoic chamber. The research focuses on mono- and bi-layer composites composed of a dielectric matrix and magnetic fillers. Novel considerations based on random magnetic anisotropy behavior were employed to design enhanced magnetic fillers. The high sensitivity of absorption capacity to design parameters is highlighted, along with their non-linear dependence. Additionally, the importance of proper fabrication for optimal electromagnetic performance is discussed based on the collected data. These findings underscore the potential for tailored design strategies in developing advanced materials for microwave applications.

La tesis pretender dar solución a las principales dificultades en el diseño de dispositivos para frecuencias milimétricas. Para ello, se propone usar tecnologías planares como SIW, AF-SIW y CLAF-SIW, junto con técnicas avanzadas de fabricación (CNC, impresión 3D). La tesis se centra en diseñar, fabricar y caracterizar dispositivos radiantes con capacidad de conformado de haz espacial, usando propiedades geométricas, reconfiguración electrónica y metasuperficies. Los objetivos incluyen crear nuevos esquemas para elementos radiantes, desarrollar guías de onda para la estructura circuital, aplicar tecnologías emergentes y lograr dispositivos económicos, eficientes y con bajas pérdidas.

Existe una tendencia generalizada, tanto en España como en el resto del mundo, a la

exploración del uso de las tecnologías de fabricación aditiva para el desarrollo de

dispositivos de alta frecuencia para comunicaciones. Esta tendencia ha experimentado

un auge exponencial en la industria en los últimos diez años. Se pueden encontrar

ejemplos que utilizan como material de impresión metales o polímeros (como el ABS,

PLA, PETG) para la fabricación de guías de onda, filtros o antenas. Esta idea está acorde

a que existen numerosas tecnologías de fabricación de dispositivos de alta frecuencia,

su éxito comercial exige una gran eficiencia en términos de coste y producción masiva

junto con unas excelentes prestaciones de guiado. Así, la tecnología elegida se debe

adaptar a esta necesidad del mercado. Por otra parte, cada vez interesan más los nuevos

materiales poliméricos derivados de recursos renovables, y los materiales de altas

prestaciones, como las resinas dopadas con materiales cerámicos.

Hay cuatro categorías principales de tecnologías de impresión 3D: el modelado por

deposición fundida (FFF/FDM), las tecnologías basadas en la reticulación o “curado” de

resinas líquidas fotosensibles mediante láser o mediante luz ultravioleta (SLA, (M)SLA),

el sinterizado láser y la impresión 3D directa en metal mediante sinterizado (PBF).

Además de otras tecnologías como son el hilado de aleaciones por haz de electrones, el

laminado por capas, la litografía con foto-solidificación, y la proyección de material

aglutinante (PolyJet, MJF, etc.).

Independientemente del polímero que se utilice como material base de impresión, para

que este material pueda ser utilizado en la industria electrónica, necesita un proceso

posterior de metalizado. El Grupo de Aplicaciones de las Microondas (GAM), en el que

se desarrollará la tesis, cuenta con una patente sobre un proceso de metalización

autocatalítica para materiales poliméricos, y una amplia experiencia en el desarrollo de

dispositivos de alta frecuencia mediante fabricación aditiva.

Además, empresas como la suiza Swissto12 (www.swissto12.com) se dedican a la

fabricación aditiva de dispositivos de alta frecuencia, tanto dispositivos en guía de onda

como antenas, con dispositivos embarcados en satélites de la Agencia Espacial Europea

y de Saturn Satellite Networks. A su vez, la principal empresa fabricante de sustratos

para PCBs, la compañía ROGERS Corporation (https://rogerscorp.com), ha lanzado

recientemente al mercado sustratos imprimibles y metalizables; y ha establecido

también una alianza con la empresa Fortify para el desarrollo de dispositivos de

radiofrecuencia mediante impresión 3D.

El objetivo general de la tesis es el diseño y la fabricación de dispositivos de comunicaciones de radiofrecuencia para aplicaciones terrestres, marítimas y espaciales mediante fabricación aditiva con materiales no convencionales de altas prestaciones con y sin metalizado posterior.

Este objetivo general se desglosa en tres objetivos específicos:

1. Diseño de un amplio abanico de estructuras: dispositivos integrados e integrables, filtenas y arrays de antenas con líneas de alimentación, filtros sintonizables en tecnología guiada, estructuras en Groove Gap Waveguide, dispositivos modulares, lentes de estructura compleja. Optimizando las piezas y su ensamblaje.

2. Uso de nuevos materiales no convencionales y tecnologías de fabricación, tanto en la fabricación mediante tecnología de fabricación aditiva como los métodos sustractivos (CNC, fresado láser, etc.). Además, se experimentará con estructuras semiestocásticas (los metamateriales) para la modificación de las características mecánicas y electromagnéticas del material resultante.

3. Pruebas y medidas: caracterización superficial del metalizado, caracterización electromagnética de los dieléctricos fabricados, control dimensional, medidas electromagnéticas, etc.

Gracias al uso a fabricación aditiva frente a la fabricación sustractiva se permiten conseguir primeros prototipos funcionales con un peso reducido y con las prestaciones similares gracias al continuo desarrollo de las prestaciones de las tecnologías de fabricación 3D que está experimentando la industria. Eventualmente, esto permitirá desarrollar dispositivos cada vez con mejores prestaciones para las comunicaciones de radiofrecuencia.

Este trabajo presenta el diseño y la simulación en CST Microwave Studio Suite de una antena compacta que opera a 2 GHz, destinada a integrarse en una cápsula biomédica ingerible. El objetivo es demostrar una estructura miniaturizada que pueda incorporarse en un dispositivo diagnóstico pueda ser ingerido, similar a una cápsula médica, para futuras aplicaciones de monitoreo gastrointestinal (GI) basadas en interacción electromagnética. La antena está impresa sobre un sustrato RO3010™ y alimentada mediante una sonda coaxial, encapsulada completamente en una estructura biocompatible de PLA (Ácido poliláctico). Aunque las simulaciones se realizan en espacio libre, este trabajo sienta las bases para aplicaciones futuras en la detección de anomalías tisulares mediante contraste dieléctrico

El factor más limitante de cualquier sistema de comunicación es el canal de propagación sobre el que esté operando. Por consiguiente, es de vital importancia estudiar y modelar cómo responde el entorno de propagación en las distintas regiones del espectro radioeléctrico. Bajo el contexto del desarrollo de la tecnología 6G, el estudio y modelado del canal de propagación de las nuevas aplicaciones en las bandas milimétricas (mmWave, millimeter wave) y de los sub-THz (0.1 THz – 1 THz) es fundamental al ser una de las claves para cumplir con sus demandantes indicadores de rendimiento (KPI, key performance indicators). Las técnicas de medida del canal de propagación pueden basarse en sistemas en el dominio del tiempo o de la frecuencia. El modelado de canal clásico se puede llevar a cabo desde distintos espectros: determinista (e.g. ray tracing), estocástico/estadístico (e.g. Rayleigh) o híbridos. No obstante, gracias al auge de la inteligencia artificial (AI, artificial intelligence), nuevas aproximaciones de análisis y modelado basadas en aprendizaje máquina (ML, machine learning) o redes neuronales están surgiendo. Estas nuevas técnicas brindan un gran potencial apenas explorado para profundizar en el conocimiento del canal de propagación en las infinitas frecuencias y escenarios. Por consiguiente, el objetivo último de esta propuesta de tesis es la generación del conocimiento necesario para desarrollar nuevas propuestas de modelos y técnicas de análisis de canal en un muy amplio rango de frecuencias para los futuros sistemas de comunicaciones 6G. Este conocimiento efectivo del canal posibilitará el despliegue efectivo y eficiente de las futuras redes, aumentando su capacidad y su sostenibilidad energética. Para todo ello, se marcan los siguientes objetivos particulares: (i) la caracterización y el modelado de los nuevos entornos de comunicaciones para las diferentes aplicaciones verticales, (ii) el desarrollo de sistemas de medida que permitan una caracterización del canal de comunicaciones en frecuencias milimétricas y de sub-THz y (iii) el desarrollo de técnicas de procesado de señal e inteligencia artificial para la emulación de diferentes escenarios de comunicaciones.

La tesis que se está desarrollando trata sobre cómo utilizar las nuevas técnicas de fabricación para diseñar nuevos dispositivos pasivos para la llamada era de los satélites: en especial, fabricación 3D o fabricación aditiva, fabricaciones planares clásicas y las llamadas fabricaciones híbridas, las cuales utilizan elementos auxiliares como varillas, hilos, etc.

Los satélites de las próximas generaciones de satélites tienen unos requisitos mucho más exigentes en cuanto a prestaciones que los dispositivos clásicos; especialmente en lo que a volumen y peso se refiere. Dado que la tendencia actual es a que los satélites sean más livianos y reducidos; hay que intentar desarrollar nuevos dispositivos que cumplan estas directrices. Es por ello que el uso de dispositivos integrados en substrato permiten reducir en gran medida el volumen de las cargas útiles de los satélites. Los dispositivos integrados en substrato como lo son los ESIW (Guías de onda vacía integradas en substrato) y los ESICL (Líneas coaxiales integradas en substrato vacío) con un cierto recorrido ya en la literatura han sido una respuesta a esta problemática con muy buenos resultados: divisores, acopladores, etc. Sin embargo, hay una serie de limitaciones que tienen estos dispositivos, especialmente en cuanto a geometrías complejas o estructuras en altura (Z). Por toro lado, la impresión 3D o fabricación aditiva es un sector en auge y que viene a revolucionar la manera clásica de fabricar. Hoy en día ya se aplica en multitud de sectores como aeronáutica, odontología, restauración, implantes, etc. Del mismo modo hay diversos materiales usados para fabricación aditiva como plásticos, metales, madera, tejidos, etc. Es por lo cual, que la tesis ahonda en las nuevas técnicas de fabricación; especialmente la impresión 3D para poder desarrollar dispositivos de bajo coste y con altas prestaciones en dispositivos de microondas para satélites. Sin embargo, los altos requisitos en cuanto a tolerancias de fabricación hacen en ocasiones que la fabricación aditiva no sea suficiente para fabricar algunos dispositivos. Es por lo cual, que mediante la convergencia de ambas tecnologías; se pueden explotar los puntos fuertes de cada una de las tecnologías y reducir los puntos flacos. Es decir, combinar la parte planar o integrada en substrato con la de impresión 3D o aditiva. Si además, utilizamos elementos externos en combinación a los fabricados con impresión 3D o con fabricación planar podemos todavía mejorar estos resultados. Un ejemplo de esto es mediante postes; los cuales hacen a su vez las veces de alimentador y de soporte para antenas. Además, estas antenas consiguen valores excelentes en cuanto a ancho de banda y eficiencia.

Las comunicaciones acústicas subacuáticas (UAC, por sus siglas en inglés) se encuentran entre los canales de comunicación más desafiantes debido a su inherente selectividad temporal y frecuencial, causada por la dispersión Doppler y la dispersión en el retardo, respectivamente, especialmente en aguas someras. Este artículo presenta la implementación de un receptor SIMO OFDM (Single-Input Multiple-Output, Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal) que emplea modulación QPSK (Quadrature Phase Shift Keying). El sistema opera en un rango ultrasónico de banda ancha desde 32 kHz hasta 128 kHz. Se utiliza la configuración SIMO para explotar la diversidad espacial mediante la técnica MRC (Maximum Ratio Combining). Además, se incorpora codificación de canal utilizando un esquema LDPC (Low-Density Parity-Check) para mejorar la robustez de la transmisión. El rendimiento del sistema se evalúa utilizando señales reales obtenidas a partir de mediciones en aguas someras realizadas en el mar Mediterráneo.

El cáncer de mama es la principal causa de muerte en mujeres, y una de cada ocho sufre esta enfermedad a lo largo de su vida. La detección temprana y el seguimiento pueden reducir la mortalidad en hasta un 30%. El uso de la banda de microondas se ha propuesto para este fin ya que permite una monitorización más constante que las técnicas actuales, basadas en mamografías y exploraciones. Esta tesis se centra en la mejora de la resolución y la capacidad de penetración de los sensores planares para habilitar la detección de tumores no superficiales en estadios tempranos, cuando los tratamientos resultan más efectivos. Esto se ha conseguido mediante la realimentación de las pérdidas introducidas por el tumor utilizando un bucle activo. La estabilidad del sistema se ha garantizado mediante un diseño basado en técnicas de análisis de la estabilidad en sistemas realimentados como la función determinante normalizada (NDF), y el contacto directo se ha logrado utilizando un resonador en anillo complementario. Investigaciones futuras se centrarán en el desarrollo de una solución standalone combinada con inteligencia artificial para reducir los costes y realizar seguimientos personalizados de las pacientes.

Vídeo de Ignacio Esteban Lopez Delgado para el concurso "Tesis en 3 Minutos" que tendrá lugar en Tarragona durante la celebración del simposio naciona anual URSI-España 2025.

Partiendo de un objetivo bien definido, optimizar la absorción de microondas de láminas finas, en mi tesis estamos desarrollando diferentes métodos de caracterización electromagnética en espacio libre, medidas de pérdida de reflexión y predicción mediante aprendizaje automático.

Las Superficies Inteligentes Reconfigurables (RIS por sus siglas en inglés) emergen como una solución prometedora, permitiendo la reconfiguración dinámica de la cobertura mediante la adaptación al entorno y la orientación de los haces hacia los usuarios destino. Estas superficies pueden optimizar múltiples haces, realizar multiplexación en el tiempo y seguir a los usuarios en tiempo real, asegurando la calidad de la conexión y alineándose con las exigencias de ultrafiabilidad y baja latencia del 5G/6G. De este modo, las RIS no solo abordan la problemática de las zonas de sombra en la cobertura, sino que también incorporan la inteligencia y flexibilidad requeridas para las próximas generaciones de infraestructuras inalámbricas.

This study numerically investigates frequency translation in a metasurface with spatiotemporal refractive index modulation using the Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method. A TE-polarized monochromatic wave undergoes diffraction into spatial and temporal harmonics, dictated by the modulation parameters. Simulations illustrate frequency translation and analyze the effects of spatial period, modulating waveform, and metasurface thickness. The results align with the theory that classifies harmonics as evanescent or propagating and determines their diffraction angles.

Este trabajo explora y valida la aplicación del método de la matriz de transferencia multimodal (MMTMM) para el análisis preciso de estructuras unidireccionalmente periódicas radiantes de ondas de fuga. El método ofrece una metodología sistemática para calcular los números de onda complejos de los modos de fuga propios e impropios utilizando la matriz de transferencia multimodal de una única celda unidad, que puede obtenerse con software comercial. La versatilidad y precisión del MMTMM se validan con estructuras periódicas complejas que soportan ondas superficiales y que se utilizan habitualmente en antenas de fuga, incluyendo superficies corrugadas y tiras metálicas sobre dieléctricos. Los resultados se contrastan con soluciones obtenidas mediante el método de los momentos. La fiabilidad del método queda demostrada por la convergencia de las soluciones de múltiples simulaciones. El MMTMM demuestra ser eficiente, preciso y fiable para obtener la constante de atenuación y el desfase de estructuras abiertas 1D-periódicas.

This contribution presents a rigorous methodology for the design of parallel-plate leaky wave antennas (LWAs) based on bianisotropic Huygens' metasurfaces (BHMS). A slowly varying amplitude approximation (SVAA) is employed to overcome previous limitations in the leakage factor value, enabling a precise control of the aperture field distribution and, consequently, radiation pattern shaping capabilities. A field-based semi-analytical algorithm is used to synthesize the BHMS multi-layered unit cells, taking into account inter-layer near-field coupling effects without full-wave optimization. The potential and efficiency of this approach is validated through the fabrication and measurement of two prototypes with different characteristics, showing strong correlation between theoretical, simulated and experimental results.

This work presents the design, simulation, and experimental validation of a 1-bit Reconfigurable Intelligent Surface (RIS) based on slots controlled by PIN diodes, which modify the phase of the reflected wave. Unlike other solutions based on MEMS, varactors, and similar technologies, this approach offers a simpler and more scalable design, allowing expansion to higher-bit configurations without requiring major architectural changes.

The fabricated prototype demonstrates that this RIS can effectively control beamforming and signal direction. In contrast to traditional designs requiring visible biasing networks, the biasing network for the diodes is placed beneath the ground plane that contains the slots, which prevents electromagnetic interference and significantly simplifies integration. Simulations have been validated through experimental measurements, confirming efficient phase control.

This conference paper introduces a procedure for designing dual-band frequency selective surfaces (FSSs) with orthogonal linear polarizations. The FSS consists of a four-layered dielectric substrate with five metallization levels. The metallization levels alternate between periodic arrays of patches and periodic arrays of apertures. In the lower passband of the designed FSS only the polarization in the x direction is transmitted, while in the upper passband only the polarization in the y direction is transmitted. In a first step, the dimensions of the FSS are adjusted to obtain third order filtering responses. In a second step, a combined optimization in both bands is performed. The final design presents bandwidths of 20 % in the lower band (centered at 7 GHz) and 31 % in the upper band (centered at 12.6 GHz). It has a polarization isolation of 20 dB and its response is stable up to 30 degrees.

This paper presents the design and measurement results of a high-power, ultra-wideband amplifier based on the recently available 150-nm GaN-on-SiC process technology offered by Leonardo foundry. The designed power amplifier (PA) adopts a single-stage non-uniform distributed PA topology comprising ten active devices within a 5×5 mm2 die. To facilitate future system integration, the PA prototypes have been validated in three configurations: on wafer, wire-bonded to a test fixture, and packaged into a plastic QFN. The obtained results of the on wafer and bare die tests show that the designed PA can deliver an average output power higher than 39 dBm from 4 GHz to 18 GHz, with an average associated power added efficiency of 20 %. This amplifier has been designed to validate this new European manufacturing process and demonstrate its potential for the development of components for future radar and electronic warfare systems.

High electron mobility transistor (HEMT)-based amplifiers hold the state-of-the-art in cryogenic low-noise performance, but their reactive input impedance imposes a stark trade-off between input return loss and optimum noise match, making them non-ideal for wide-band designs at sub-GHz frequencies. Meanwhile, SiGe heterojunction bipolar transistor (HBT)-based amplifiers have the ability to span multi-decade bandwidths that reach close to DC, while having also been proven to be a compelling alternative for cryogenic low-noise designs in the low-GHz range. With previous work having shown some mass-produced commercial-off-the-shelf (COTS) HBTs to excel in the low-noise realm, the possibility of using commercially available devices for cryogenic low-noise is explored further, resulting in a 0.3-3.3 GHz SiGe HBT-based cryogenic low-noise amplifier (CLNA) incorporating bare-die devices from a European foundry achieving 6.4 K average noise temperature and 34 dB gain with |S₁₁| better than -9.7 dB when measured at 17 K.

This work explores the capability of nano-diodes fabricated in AlGaN/GaN heterostructures, controlled by a gate electrode, to operate as zero bias (current or voltage) detectors

at room temperature, by means of on wafer characterization up to 43 GHz. These devices are usually referred as Gated Self-Switching Diodes (G-SSDs). A quasi-static analytical model based on the measured DC curves is able to predict the behavior of the device at low frequencies (1 GHz). The current responsivity shows a maximum for a gate voltage just above the threshold when working as zero voltage detector in drain injection (DI) configuration. The frequency performance of the G-SSDs has been evaluated when working both as current and voltage detector and also when the RF power is injected in the gate port (GI). The potential to operate at higher frequencies has been validated up to 300 GHz in free space.

The RAEGE project, a collaboration between Spain and Portugal, aims to establish a geodetic VLBI network of radiotelescopes with cryogenic low-noise 2-14 GHz receivers as part of the VGOS initiative, enhancing space geodetic measurements with millimeter-level accuracy. Additionaly, in the framework of BRAND-EVN project, broadband low-noise receivers covering 1.5–15.5 GHz for radioastronomy VLBI have been developed, incorporating frequency converters compatible with DBBC3 backends. This paper presents the design, fabrication, and characterization of frequency downconverters for these receivers, focusing on the so-called B-band unit, which downconverts the 4–8 GHz band to an intermediate frequency range (DC–4 GHz). The design employs microstrip technology and precision-machined enclosures to ensure optimal impedance matching, gain control, and minimal noise contribution. Performance evaluation, including S-parameters, gain, P1dB, and noise figure measurements, confirms compliance with VGOS and BRAND specifications. The results validate the downconverter’s efficiency and underscore key advancements in broadband signal processing for both astronomical and geodetic VLBI applications.

Como elemento clave en la observación de la Tierra mediante señales de oportunidad, la Reflectometría mediante señales de los Sistemas Global de Navegación por Satélite (GNSS-R) ha captado una creciente atención de la comunidad científica en las últimas dos décadas. El corto periodo de revisita y la resolución espacial moderada hacen que el GNSS-R espacial sea especialmente adecuado para monitorear cambios a gran escala en las aguas superficiales. Este artículo propone un nuevo método para la estimación rápida del almacenamiento de agua superficial (SWS, por sus siglas en inglés) mediante la combinación de la extensión y la profundidad del agua superficial. En este caso, la extensión del agua superficial se obtiene a partir de observaciones GNSS-R espaciales (mensuales, 0,01°), mientras que la profundidad del agua se deriva combinando la extensión del agua superficial con datos topográficos. Tomando la cuenca del Amazonas como área de estudio, se analizó la variación del almacenamiento de agua superficial en el Amazonas desde julio de 2019 hasta diciembre de 2024, y los resultados muestran una fuerte variabilidad estacional e interanual. Las comparaciones con la anomalía total de almacenamiento de agua terrestre (TWSA, por sus siglas en inglés) del Experimento de Recuperación de Gravedad y Clima (GRACE) y las mediciones de descarga fluvial por satélite muestran fuertes correlaciones (los valores de R fueron de 0,90 y 0,80, con desfases temporales de 1 y 2 meses, respectivamente). Esto demuestra la eficacia del método propuesto. Por último, también se identificaron posibles episodios de sequía en la cuenca del Amazonas a partir de 2023. Esta información sobre el almacenamiento de agua superficial, que puede actualizarse rápidamente, facilitará la realización de nuevos estudios y análisis hidrológicos.

Global Navigation Satellite System – Reflectometry (GNSS-R) can be used to estimate the surface soil moisture from the scattered GNSS signals, after correcting mainly for the surface roughness and vegetation effects. However, it is still a matter of debate how deep the signal at L-band can actually penetrate the soil as a function of the actual soil moisture profile.

To experimentally assess this, a network of 20 probes measuring soil moisture, temperature, and conductivity every 30 minutes from 5 to 115 cm was installed in la Fuliola, Lleida. Next to the field, PYCARO-2, a multi-constellation (GPS, Galileo, BeiDou, and GLONASS), multi-frequency (L1/E1/B1 and L2/E2/B2), and dual polarization (RHCP and LHCP) GNSS-R receiver, was installed in the top of a 10 m mast in July 2023.

In this work we analyze the multi-frequency and polarimetric GNSS-R observables and investigate their temporal evolution and dependence with the soil moisture and temperature profiles, surface roughness, as well as other vegetation and meteorological parameters.

This research introduces an innovative technique for subsurface soil moisture measurement using P-band LoRa Signals of Opportunity (SoOp). Accurate soil moisture monitoring remains a significant challenge in Remote Sensing, with conventional methods limited by installation requirements, restricted spatial coverage, and invasive measurement techniques. Our approach exploits the unique propagation characteristics of LoRa signals, which offer superior soil penetration depth than L1 or L5 GNSS signals, typically used in Global Navigation Satellite System Reflectometry (GNSS-R). Despite their relatively low emitted power (<30 dBm), LoRa signals transmitted from Low-Earth Orbits have demonstrated reliable reception by Earth ground stations. The reduced distance to Earth, and the spread spectrum characteristics of the modulation compensate for the lower transmission power, resulting in improved signal-to-noise ratios as compared to GNSS-based approaches. This novel methodology presents significant potential for advancing agricultural monitoring, environmental science, and climate research applications.

Los Enlaces Ópticos Inter-Satelitales (O-ISL) se enfrentan a enormes desafíos en la precisión del apuntamiento debido a los errores en la estimación de la posición del satélite derivados de los TLE. Estos errores incrementan el llamado Cono de Incertidumbre (UC), afectando la adquisición del enlace. Este trabajo propone el uso de un sistema híbrido en el que se utiliza el sistema de RF para mejorar la precisión del apuntamiento inicial mediante el intercambio de datos de posición más recientes y precisos, en lugar de depender únicamente de la propagación de los TLEs proporcionados con anticipación al establecimiento del enlace. Los resultados muestran que el uso del sistema de RF reduce significativamente el UC de 1,51 kilómetros, para los enlaces basados en TLE, a 17 metros, para el intercambio de datos de GNSS por medio de RF. Esta mejora optimiza tanto la precisión del apuntamiento como el tiempo de adquisición.

This paper presents an analysis of on-board computers (OBCs) used in CubeSats, focusing on their application in communication payloads. CubeSat missions require highly reliable, efficient, and adaptable OBCs capable of handling varying computational loads while operating in harsh space environments. The paper explores three main types of OBC architectures—microcontroller-based, FPGA-based, and hybrid systems—and their suitability for different CubeSat mission profiles. Additionally, the paper investigates the integration of communication payloads with OBCs, emphasizing key communication protocols such as I2C, SPI, SpaceWire, and emerging technologies like LoRa, NB-IoT, and 4G/5G networks. The selection of OBC architecture and communication protocol is critical to optimizing mission performance, power consumption, and overall mission success. Case studies of CubeSat missions are examined to illustrate the practical implementation of OBC architectures across various mission types.

Satellite constellation design faces significant challenges due to the interdependence of numerous technical and economic factors. Traditional approaches often focus on single aspects such as coverage or network architecture, resulting in suboptimal system designs. This paper presents COMPASS (COmprehensive Modeling Platform for Architecting Satellite Systems), an end-to-end optimization framework based on trade-space exploration that integrates five interconnected models: satellite mass and cost estimation, message transmission simulation, launch cost calculation, financial performance evaluation, and trade-space analysis. The simulator's capabilities are demonstrated through a messaging service use case based on LoRa technology, targeting global population without cellular coverage. Pareto analysis of 729 architecture alternatives reveals that satisfied demand plateaus at approximately 50%, indicating that further constellation growth becomes ineffective beyond certain configurations. Network performance analysis identifies system bottlenecks, while financial modeling confirms profitability even at low message pricing of $0.01 per message. COMPASS enables designers to identify optimal constellation architectures that balance technical performance with economic viability, significantly accelerating the design process.

En las últimas décadas, ha habido un aumento significativo del número de misiones de observación terrestre. Impulsado por la miniaturización de las cargas útiles y el incremento del uso de plataformas como nanosatélites, el acceso al espacio se ha facilitado considerablemente, abriendo las puertas a un mayor número de empresas e instituciones a realizar este tipo de misiones. Muchas de ellas requieren antenas de grandes dimensiones, siendo el desarrollo de antenas desplegables una tecnología clave para avanzar el estado del arte. Este trabajo presenta el diseño y validación electromagnética de una antena tipo lente de zonas de Fresnel desplegable, concebida para la misión 3Cat-8 del UPC NanoSat Lab, de la Universitat Politècnica de Catalunya. La validación presentada sigue los pasos de trabajos anteriores con la medición de un prototipo a escala de la antena. El avance de sistemas desplegables para nanosatélites, como antena, tiene el potencial de aumentar las capacidades de observación terrestre y/o de comunicaciones, siendo esta la primera antena lente de zonas de Fresnel diseñada para su uso en órbita.

This work presents the preliminary design of a unit cell antenna operating in the L-band (1090 MHz), intended for satellite-based reception of Automatic Dependent Surveillance–Broadcast (ADS-B) signals. The antenna is conceived as a building block for future array configurations within the framework of the SATERA project, an initiative funded by the Horizon Europe programme to enhance air traffic surveillance via satellite technologies. Key performance parameters such as gain, bandwidth, and radiation pattern are evaluated through full-wave simulations. The results demonstrate the feasibility of the proposed concept and provide a solid starting point for its integration into the overall satellite-based ADS-B reception system.

This paper presents the design of a semi-transparent square-ring patch antenna with a monopolar radiation pattern. The antenna's metallic components are implemented using metallized grids, allowing most visible light to pass through. To minimize losses, the design operates without a substrate and consists of a radiating layer formed by a square ring, centrally fed by a coaxial probe through a small patch, along with a ground plane. These layers are interconnected by four shorting walls made of grids, facilitating the excitation of two conical radiation modes that couple to enable wideband operation. The antenna achieves a monopolar radiation pattern over a 35% bandwidth, with gains exceeding 4.5 dBi and transparency levels between 65% and 80%, depending on the grid implementation and ground plane size. This solution is designed for 3D-printed fabrication and integration into vehicle windows or roofs.

Este trabajo analiza cómo la modificación del plano de masa en dispositivos inalámbricos compactos (70 mm × 65 mm) con la tecnología antenna boosters impacta el ancho de banda y la eficiencia total en la banda de 824 – 960 MHz. Se estudian distintas estrategias, incluyendo ranuras y modificaciones estructurales del plano de masa, demostrando que estas técnicas optimizan la distribución de corriente y mejoran la eficiencia. Para validar experimentalmente los resultados de simulación, se fabricaron prototipos, obteniendo mejoras de hasta 2,3 dB en eficiencia. Estos resultados permiten mejorar el rendimiento de antenas en dispositivos con planos de masa eléctricamente pequeños (L < λ/π) , sin necesidad de aumentar su tamaño físico.

The increasing prevalence of Internet of Things (IoT) devices necessitates the development of energy-efficient solutions to prolong battery life and reduce environmental impact. This study explores the potential of using Aloe Vera as a ground plane in IoT device design to enhance antenna performance while minimizing the carbon footprint. By employing Antenna Booster technology, which facilitates device miniaturization without sacrificing efficiency, the research evaluates the feasibility of incorporating an organic Aloe Vera ground plane without compromising performance. Both simulation and experimental results confirm that extending the ground plane with Aloe Vera increases antenna efficiency by 3 dB. These findings highlight the potential of natural materials, such as Aloe Vera, in promoting sustainable improvements in IoT device performance, paving the way for environmentally friendly wireless communication systems.

This paper explores the adaptation of Gutman lenses for array-based feeding systems to overcome the limitations of single-radiator feeding systems, including limited radiated power and restricted beam steering flexibility. The adaptation is achieved through two new methodologies, both based on the analysis of the electric field at the focal plane of the lens. This work presents a proof of concept for these methodologies, providing simulation results and performance evaluations to assess their effectiveness in improving directivity while also examining the impact of lens size on system performance and limitations. Adapting the lens for array-based feeding offers significant benefits for applications such as fixed point-to-point communication systems, where near-broadside scanning and increased radiated power are crucial for mitigating external factors like weather and interference.

Se presenta el diseño de una superficie inteligente reconfigurable (RIS) autosuficiente energéticamente que opera en la banda de 2.4 GHz. La RIS está compuesta por una matriz de 10x10 celdas unitarias (UCs), capaces de captar ondas con polarización dual. Cada celda consiste en un parche planar de dos puertos, conectados a un circuito rectificador y a un circuito desfasador, respectivamente. Las ondas electromagnéticas (EM) con polarización vertical (V-pol) se reflejan en la dirección deseada mediante el uso de un varactor de bajo consumo de potencia, que actúa como carga reactiva controlable permitiendo cambiar la fase de reflexión de cada UC. Por otro lado, la señal incidente con polarización horizontal (H-pol) se utiliza para excitar una red de rectificadores, cuya potencia de salida en DC alimenta los varactores implicados para la redirección. Para lograr una solución compacta, los circuitos asociados al varactor y a los rectificadores se ubican en la parte posterior de cada UC, conectados mediante vías pasantes. El diseño de las UCs, realizado mediante co-simulación no-lineal/EM, predice una pérdida media de 1 dB para una potencia entrante de -10 dBm, mientras que la potencia media de DC extraída en cada UC es de 25 uW, lo que satisface ampliamente los requisitos de potencia de los varactores con un consumo del orden de nW para las operaciones de sintonización. Finalmente, se presentan simulaciones EM de la metasuperficie propuesta de 10x10 UCs que demuestran sus capacidades de redireccionamiento para diferentes ángulos de salida.

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Las Superficies Inteligentes Reconfigurables (RIS por sus siglas en inglés) han surgido como una tecnología transformadora para los futuros sistemas de comunicaciones inalámbricas, ofreciendo control sobre la propagación de ondas electromagnéticas. Al manipular dinámicamente la fase y la amplitud de las ondas incidentes, las RIS pueden mejorar la cobertura de la señal, optimizar la eficiencia espectral y habilitar capacidades avanzadas de formación de haz, especialmente en frecuencias de ondas milimétricas.

Este artículo presenta el diseño y la caracterización de una novedosa celda unitaria de RIS con forma de bowtie que opera a 29 GHz. A diferencia de los diseños convencionales, esta celda unitaria introduce una geometría única para mejorar el control de fase y minimizar las pérdidas por reflexión. El estudio proporciona un análisis comparativo con una celda unitaria rectangular, demostrando un rendimiento mejorado en términos de amplitud de reflexión, consistencia del desplazamiento de fase y reconfigurabilidad.

Simulaciones de onda completa y mediciones experimentales validan el diseño propuesto, demostrando su potencial para aplicaciones 5G y 6G de próxima generación. Los resultados confirman que la configuración de bowtie ofrece una capacidad de ajuste superior a la vez que mantiene una baja pérdida de inserción, lo que la convierte en una candidata prometedora para implementaciones RIS avanzadas.

Time-Modulated Arrays (TMAs) are known for their ability to reduce side-lobe levels in the radiation pattern at the fundamental (carrier) frequency. However, in this conventional operating mode, TMAs inherently lack beam steering capabilities. This limitation can be overcome by exploiting directional control at harmonic frequencies, enabling beamforming beyond the fundamental tone. In this work, we employ an advanced numerical electromagnetic simulation tool to design and evaluate a TMA that leverages non-ideal stair-step modulation pulses for harmonic beamforming. The proposed design serves as a validation of a previously developed theoretical model by our research group, extending its applicability to arrays composed of realistic, non-isotropic radiating elements. The array’s performance is analyzed using key metrics such as radiated power, radiation intensity, and overall efficiency.

A 8×8 antenna array composed of 2×2 printed patch antenna subarrays is designed for dual-band operation in the Ka-band at 24 and 28 GHz. The key feature of the design is a diplexer-splitter, which enables precise frequency selection, ensuring optimal performance across each band. The feeding network utilizes Inverted Microstrip Gap Waveguide (IMGW) technology, simplifying manufacturing while achieving low losses. The antenna achieves a realized gain of over 25 dBi, making it suitable for 5G networks and other high-frequency applications that require efficient and flexible dual-band operation. Experimental validation is performed to assess the performance of the fabricated prototype, showing good agreement with the simulated results in terms of impedance matching.

This paper presents a dual reflectarray antenna system designed for long-distance communications in the millimeter wave band at 140 GHz. By integrating a main reflectarray with a subreflectarray in a perpendicular feeding configuration, the proposed design mitigates the blockage problems common in densely packed antenna arrays while maintaining a low-cost and lightweight solution. The design methodology emphasizes an optimized phase difference of the radiating elements and an efficient illumination to reduce losses from different sources, achieving a theoretical gain of approximately 38.5 dBi for a 123-mm-diameter reflector. Furthermore, the system demonstrates a minimal gain drop of only 2 dB across the 130–150 GHz range, indicating a promising bandwidth performance.

In this contribution, a conformal electromagnetic skin based on a multi-faceted reflectarray topology has been designed to improve wireless communications in a 5G/6G mm-wave scenario. The proposed structure comprises multiple panels, assembled edge-to-edge following the curved profile of a cylindrical building corner. The multi-faceted electromagnetic skin, which operates in the 28-GHz band, deflects the impinging beam coming from the base station to a specific coverage direction, which is different for each linear polarization. The results of this work demonstrate that the multi-faceted approach can efficiently generate the required coverage in the selected scenario, increasing the integrability with the architectural elements of the environment compared to a traditional single-facet electromagnetic skin

This work proposes the design of spherical reflectarray configurations for satellite antenna applications, in order to achieve a compromise between parabolic and spherical surfaces. The spherical surface simplifies the folding mechanism of the antenna, while the printed elements on the reflectarray surface are designed to correct the spherical aberration, improving the focusing of the spherical surface and providing the electrical performance of a parabolic reflector antenna. The focusing and scanning capabilities of spherical reflectarrays are evaluated and the implementation of spherical reflectarrays in dual antenna configurations is proposed to provide further compact antenna solutions.