Amorphous glass-coated ferromagnetic wires in microwave engineering
Fecha
2013Autor
Versión
Acceso abierto / Sarbide irekia
Tipo
Tesis doctoral / Doktoretza tesia
Impacto
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nodoi-noplumx
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Resumen
En esta tesis se ha estudiado el uso de hilos ferromagnéticos recubiertos de
vidrio en ingeniería de microondas. Para este fin, se han formulado modelos
analíticos y equivalentes circuitales de la interacción entre un hilo ferromagnético y campos electromagnéticos. Dichos modelos se han utilizado
para estudiar los fenómenos más relevantes relacionados con la interacción entre un hilo ferromagn ...
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En esta tesis se ha estudiado el uso de hilos ferromagnéticos recubiertos de
vidrio en ingeniería de microondas. Para este fin, se han formulado modelos
analíticos y equivalentes circuitales de la interacción entre un hilo ferromagnético y campos electromagnéticos. Dichos modelos se han utilizado
para estudiar los fenómenos más relevantes relacionados con la interacción entre un hilo ferromagnético y campos electromagnéticos, incluyendo la
transición de efectos superficiales a volumétricos, y las múltiples peculiaridades del espectro de absorción. Además, se han investigado los
límites fundamentales en el equilibrio de potencias presente en interacciones de un hilo ferromagnético con campos electromagnéticos, así como
sus implicaciones tecnológicas. Estructuras consistentes en varios hilos ferromagnéticos se han modelado como materiales electromagnéticos artificiales
(los cuales pertenecen a la clase de materiales dieléctricos con permitividad controlada por las propiedades magnéticas de los hilos) y
superficies artificiales. Basado en estos estudios fundamentales, absorbentes electromagnéticos reconfigurables y sensores de estrés mecánico basados en técnicas de radar
se han identificado como las aplicaciones más prometedoras. A este respecto, se han presentado diseños de prueba de concepto de un absorbente de banda ancha con una banda estrecha de reflexión, y un absorbente de
banda estrecha. Dichos dispositivos podrían utilizarse en la práctica para monitorizar objetos ocultos a observadores externos, y para mitigar interferencias
en comunicaciones inalámbricas. En lo concerniente a sensores de estrés mecánico basados en técnicas de radar, se ha presentado un procedimiento para caracterizar los hilos bajo estreses mecánicos. Utilizando
dicha técnica se han caracterizado hilos en los que la posición en frecuencia de la resonancia ferromagnética natural aumenta en función del estrés aplicado. Estos resultados sugieren el uso de hilos ferromagnéticos para
monitorizar estructuras arquitectónicas e implantes. [--]
This dissertation deals with the use of glass-coated amorphous ferromagnetic
wires in microwave engineering. To this end, analytical and equivalent
circuit models of the scattering of electromagnetic fields by a single
ferromagnetic wire are formulated. Those models are employed to study
the main phenomena related to the scattering by a ferromagnetic wire,
including the transition from surfa ...
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This dissertation deals with the use of glass-coated amorphous ferromagnetic
wires in microwave engineering. To this end, analytical and equivalent
circuit models of the scattering of electromagnetic fields by a single
ferromagnetic wire are formulated. Those models are employed to study
the main phenomena related to the scattering by a ferromagnetic wire,
including the transition from surface to bulk effects, and the multiple peculiarities
of the absorption spectrum. Fundamental limits on the balance
of powers involved in the scattering problem, as well as their technological
implications, are also addressed. Moreover, structures composed of
several ferromagnetic wires are modeled as artificial electromagnetic materials
(which are found to belong to the class of artificial dielectrics with
magnetically controlled permittivity) and artificial impedance surfaces.
Based on these fundamental studies, reconfigurable electromagnetic
absorbers and mechanical-stress contact-less sensors are identified as the
most promising applications. In this regard, proof-of-concept designs of a
wideband absorber with a reconfigurable non-absorbing notch, and a reconfigurable
absorber with a narrow absorbing band are presented. These
absorbers could be employed in practice to track objects hidden to external
observers and to mitigate interferences in wireless communications.
As for contact-less sensing, a retrieval technique aimed to characterize
the wires under mechanical-stresses is introduced. The frequency position
of the natural ferromagnetic resonance of the studied wires is seen to
increase along with elongation, which suggests a potential use as contactless
sensors for architectural and health monitoring. [--]
Materias
Microwave engineering,
Amorphous glass-coated ferromagnetic wires,
Scattering
Departamento
Universidad Pública de Navarra. Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica /
Nafarroako Unibertsitate Publikoa. Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa Saila