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Modeling Transmission Lines on Silicon in the Frequency and Time Domains from S-Parameters

SVETLANA CARSOF SEJAS GARCIA Reydezel Torres Torres Roberto Stack Murphy Arteaga (2012)

This brief presents the full characterization andmodeling of uniform transmission lines on silicon. It includes the implementation of equivalent circuit models in both the frequency and time domains to perform accurate and causal simulations up to 30 GHz and for rise times in the order of picoseconds, respectively. These models can be directly implemented in SPICE-like simulators to obtain fast and physically based results when working on RFCMOS.

Article

CPW Skin effect Transmission-line loss CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA

Línea de transmisión periódicamente modulada en tiempo de manera abrupta

José Gabriel Gaxiola Luna (2017)

Esta tesis comprende el estudio de una línea de transmisión discreta cuya capacitancia

e inductancia varían periódicamente en tiempo de manera abrupta, es decir, la

función de tiempo que caracteriza estos parámetros tiene forma de onda cuadrada.

Se cimientan las bases para la resolución de la ecuación de onda que caracteriza

este sistema, empleando una metodología de solución similar al modelo Kronig-Penney

usada en física de estado sólido. Esta solución involucra invariablemente el determinante

de una matriz finita de cuarto orden mientras que para otras modulaciones se

obtiene un determinante infinito. Anteriormente no se ha utilizado este modelo en el

estudio de líneas de transmisión con modulación en tiempo de capacitancia y/o inductancia.

También es la primera vez que se consideran efectos de absorción en el modelo

Kronig-Penney.

Se presenta un análisis de la relación de dispersión a través de los parámetros de

modulación de capacitancia y/o inductancia, como también de la frecuencia de modulación

normalizada con respecto a la frecuencia natural de una celda unitaria. Desde el

punto de vista cualitativo, se muestra que la modulación cuadrada da lugar a efectos

similares a la modulación armónica, como bandas permitidas de la constante de propagación separadas por bandas prohibidas y periodicidad de las bandas con la frecuencia

angular. Sin embargo, la modulación cuadrada de capacitancia e inductancia provoca

múltiples bandas prohibidas de la constante de propagación incluso para modulaciones

pequeñas. Si la modulación es lo suficientemente fuerte, las bandas prohibidas tienen

mayor ancho que las bandas permitidas. Este comportamiento es muy diferente al mostrado

por la modulación armónica donde solo la primera banda prohibida es apreciable.

También se muestra que se puede obtener un vector de onda puramente real en

una línea de transmisión que incluya resistencias cuando la modulación de la capacitancia

y/o inductancia sea lo suficientemente grande.

Master thesis

Transmission line Dispersion relation Temporal modulation CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA DISEÑO DE CIRCUITOS

La línea de transmisión pasabajo con capacitores e inductores de variación periódica en el tiempo

JUAN SABINO MARTINEZ ROMERO (2013)

En esta tesis se presenta el estudio de la transmisión de una onda electromagnética en un medio dinámico cuya permitividad y/o permeabilidad varían periódicamente en el tiempo Ɛ (t ) y/o µ(t ). Dichas propiedades se encuentran moduladas de manera sinusoidal a una frecuencia ω/2π.

Se obtiene la relación de dispersión al solucionar el problema de eigenvalores. Después se hace el análisis de los coeficientes de reflexión y transmisión en una placa dinámica, para después mostrar las condiciones bajo las cuales se presentan las resonancias paramétricas fuertes.

También se presentan los resultados mencionados anteriormente para el caso en el que se consideran pérdidas para observar los efectos que se producen con su presencia, además de que con ello se obtienen resultados más cercanos a la realidad

Por último se presenta la relación que existe entre la placa dinámica y la línea de transmisión dinámica así como las condiciones necesarias para que esta relación sea válida, todo esto para obtener las resonancias paramétricas fuertes en la línea y observar que existe buena concordancia entre la placa y línea dinámicas.

A lo largo del presente trabajo se hacen ciertas comparaciones con algunos resultados obtenidos en las refs. [1], [2] y [4] ya que esta tesis es una generalización de lo hecho en dichas referencias.

Master thesis

Temporal photonic crystal Time-varying networks Electromagnetic wave propagation dynamic Transmission line CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Identificación y modelado de resonancias en la transmisión de señales en substratos anisotrópicos

GABRIELA MENDEZ JERONIMO (2014)

Las líneas de transmisión tipo stripline, presentan más de una resonancia

cerca de las frecuencias en las que múltiplos de media longitud de onda de las

señaales que se propagan, igualan la separación entre las fibras tejidas a lo largo

de su recorrido dentro de una tarjeta de circuito impreso. Estas resonancias

tienen un efecto que impacta negativamente el rendimiento de las interconexiones

en alta frecuencia.

En este trabajo, se presenta un análisis exhaustivo acerca del origen de

dichas resonancias. Además, es propuesta una metodología para la implementación

del circuito equivalente de striplines y un método analítico que permite

la obtención de su constante de propagación efectiva e impedancia característica,

incluyendo este efecto no deseado. Ambos modelos, consideran la presencia

de cargas periódicas en la línea y las representan como capacitores, es por esto

que como parte del estudio realizado, también se propone un método para la

determinación del valor de estos capacitores, empleando datos experimentales.

Con el fin de validar las propuestas realizadas, se comparan los resultados

obtenidos de las simulaciones de circuito equivalente, y los datos obtenidos de

manera analítica con mediciones realizadas hasta 50 GHz a striplines fabricadas

en materiales comerciales.

Master thesis

Strip line components Transmission line theory Resonance Modelling Anisotropic media CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA

Efecto del viroide de la mancha de sol en el rendimiento y calidad de frutos en aguacate de Michoacán

JOSE RAMON SAUCEDO CARABEZ (2013)

Tesis (Maestría en Ciencias, especialista en Fitopatología).- Colegio de Postgraduados, 2013.

Avocado sunblotch viroid (ASBVd) es una enfermedad considerada de importancia económica que se reportó en México en 2009. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto del ASBVd en el rendimiento y calidad de frutos en aguacate de Michoacán debido a la importancia de la enfermedad y del cultivo. Cuatro árboles sanos fueron comparados con cuatro asintomáticos y cuatro sintomáticos del cultivar ‘Hass’ y de la selección ‘Méndez’ en 2 huertos con diferente manejo. En campo se registró el rendimiento total de los árboles. En cada árbol se midió el peso, diámetro ecuatorial (DE), diámetro polar (DP) de 100 frutos y la incidencia de frutos con síntomas. Frutos ‘Hass’ de cinco condiciones: Frutos sanos de árboles sanos (C1), frutos sanos de árboles asintomáticos (C2), frutos sanos de árboles sintomáticos (C3), frutos sintomáticos con severidad clase 1 (C4), frutos con severidad clase 2 (C5) se cosecharon en 2011 y 2012 para evaluar las variables de cambio de coloración, firmeza, pérdida de peso y el contenido mineral en etapa de madurez fisiológica y comercial. El peso total en frutos ‘Hass’ con síntomas fue reducido en más del 50 % y mayor al 75 % en ‘Méndez’ en ambos huertos, mientras que los asintomáticos hubo una reducción mayor en ‘Méndez’ con un 58 % y 30 % en ‘Hass’. Las variables de peso en 100 frutos, DP y DE fueron estadísticamente menores en árboles sintomáticos con respecto a árboles sanos y asintomáticos. La incidencia de frutos ‘Hass’ con síntomas fue mayor a 45 % y mayor a 20 % en ‘Méndez’. C1, C2 y C3 maduraron de manera uniforme y no mostraron diferencias significativas en ninguna de las variables evaluadas, mientras que C4 y C5 presentaron una maduración irregular, relacionada a una firmeza y cambio de coloración más lento con una pérdida de peso menor. El contenido mineral no presentó ninguna diferencia significativa en ninguna de las dos etapas. _______________ ABSTRACT: The effect of Avocado sunblotch viroid (ASBVd) was evaluated in four healthy, four asymptomatic (molecularly positive), and four symptomatic trees of cv. Hass (Persea americana) and Mendez in grove 1 in Uruapan County. Four healthy and four symptomatic trees were evaluated in grove 2 in Tingambato County. The total Hass fruit weight from symptomatic trees was significantly (75 %) reduced (213 vs 751 kg from healthy trees) in grove 1 and 52 % (124 vs 255 kg) in grove 2 (Tukey, p=0.05). This reduction was more severe in Mendez, 83 % in grove 1 (183 vs 1,053 kg) and 76 % in grove 2 (82 vs 340 kg). Yield of asymptomatic trees was 58 % reduced in Mendez and 30 % in Hass. The average weight of 100 fruits was 13-28 % reduced in Hass and 20-27 % in Mendez in groves 2 and 1 respectively. The equatorial diameter of 100 symptomatic fruits was 8 % lower in Hass in both groves, and 20-28 % in Mendez. The polar diameter decreased by 8-10 % in Hass and 10-11 % in Mendez. The incidence of symptomatic fruits was 46-62 % in Hass and 20-28 % in Mendez. Yield of ASBVd symptomatic Hass and Mendez tress was significantly reduced and fruit morphology was negatively affected. Hass fruits (Persea americana) from five classes: healthy from healthy trees (C1), asymptomatic from asymptomatic trees (C2), asymptomatic from symptomatic trees (C3), symptomatic severity class 1 (C4), symptomatic severity class 2 (C5) were harvested in 2011 and 2012. ASBVd effect of on postharvest quality was evaluated by measuring the firmness, colour, weight loss, dry matter, mineral and oil content. C4 and C5 were significantly different (Tukey, p=0.05) in longer firmness, less dark coloration and less weight loss compared to C1, C2 and C3. Firmness in C4 and C5 was Ready To Eat (RTE) and not Soft (Soft) on the eighth day, while C1, C2 and C3 reached on the sixth day. Coloration in C1, C2 and C3 was black on the eighth day, whereas in C4 and C5 remained 75 % obscure. Weight loss in C4 and C5 was 1.4 g/day and C1, C2 and C3 was 2 g/day. Dry matter, mineral and oil content were similar in the five classes. ASBVd affected postharvest quality of symptomatic fruits. Asymptomatic fruits satisfy the international quality standards.

Master thesis

ASBVd Efecto Rendimiento Calidad Pérdida Incidencia Effect Yield Quality Loss Incidence Fitopatología Maestría CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Transmisión vía fibra óptica de señales analógicas utilizando subportadora modulada en frecuencia de pulsos: aplicación potencial en instrumentación y control

CARLOS MANUEL ORTIZ LIMA (2010)

Esta tesis describe el desarrollo experimental de un sistema de transmisión vía fibra óptica que utiliza premodulación en frecuencia de pulsos. Se revisa también la teoría de diversas formas de modulación por pulsos con énfasis en la modulación en frecuencia de pulsos.

Master thesis

Modulation Pulse frecuency Frecuency modulation Optical transmitters Optical receivers Transmission Fibres LED Photodetectors CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Analy sis of the technology scaling on the electrical features of interconnects used in 3D systems

VICTOR HUGO VEGA GONZALEZ (2009)

In this thesis, an exhaustive analysis for evaluating the performance of current and future high-density multi-Gb/s chip-to-chip interconnects is presented. This analysis includes simulations and experiments carried out to transmission lines fabricated on PCB and on silicon. Among the aspects considered in this work, we have the coupling between neighboring stripline and microstrip lines in single ended and differential configurations with frequency dependent parameters. Furthermore, a new method for separating the conductor and dielectric losses from the propagation constant of the lines was developed in this work. This method allows identifying the contribution of the losses in transmission lines of different dimensions and fabricated in distinct technologies. In order to obtain the system's bandwidth and the area efficiency of a given transmission line-based data bus, an exhaustive time and frequency domain analysis of downscaled versions of current 3D integrated interconnects was carried out. This analysis also allowed to find the optimal structure for given specifications (e.g. interconnects density and bandwidth). Experimentally validated 2D simulators and PDA (peak distortion analysis) tools were used in this process.

En esta tesis se presenta un exhaustivo análisis que permite evaluar el desempeño de actuales y futuras interconexiones entre circuitos integrados. Este análisis incluye simulaciones y experimentos llevados a cabo a líneas de transmisión fabricadas sobre la tarjeta de circuito impreso o sobre silicio. Entre los aspectos considerados en este trabajo se tienen el acoplamiento entre líneas de transmisión vecinas con terminación sencilla y diferencial, además de parámetros dependientes de frecuencia. Fue desarrollado un nuevo método analítico que permite separar las perdidas debidas al conductor y al dieléctrico directamente de la constante de propagación de una línea de transmisión.

Con la finalidad de determinar qué tan eficiente resulta fabricar los buses de datos con determinadas dimensiones y el ancho de banda del sistema se realizó un análisis exhaustivo en el dominio del tiempo y de la frecuencia a versiones reducidas de líneas de transmisión actualmente fabricadas con tecnología tridimensional. Este análisis también permite encontrar la estructura óptima para unas especificaciones dadas como la densidad de interconexiones y el ancho de banda del bus de datos. Simuladores validados experimentalmente y el análisis de pico de distorsión fueron utilizados en el proceso.

Master thesis

Transmission line theory Hight requency transmission lines Multiconductor transmission lines Coupled transmission lines Electromagnetic coupling CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA

Stay-green in spring wheat can be determined by spectral reflectance measurements (normalized difference vegetation index) independently from phenology

Marta Lopes Matthew Paul Reynolds (2012)

The green area displayed by a crop is a good indicator of its photosynthetic capacity, while chlorophyll retention or ‘stay-green’ is regarded as a key indicator of stress adaptation. Remote-sensing methods were tested to estimate these parameters in diverse wheat genotypes under different growing conditions. Two wheat populations (a diverse set of 294 advanced lines and a recombinant inbred line population of 169 sister lines derived from the cross between Seri and Babax) were grown in Mexico under three environments: drought, heat, and heat combined with drought. In the two populations studied here, a moderate heritable expression of stay-green was found–when the normalized difference vegetation index (NDVI) at physiological maturity was estimated using the regression of NDVI over time from the mid-stages of grain-filling to physiological maturity–and for the rate of senescence during the same period. Under heat and heat combined with drought environments, stay-green calculated as NDVI at physiological maturity and the rate of senescence, showed positive and negative correlations with yield, respectively. Moreover, stay-green calculated as an estimation of NDVI at physiological maturity and the rate of senescence regressed on degree days give an independent measurement of stay-green without the confounding effect of phenology. On average, in both populations under heat and heat combined with drought environments CTgf and stay-green variables accounted for around 30% of yield variability in multiple regression analysis. It is concluded that stay-green traits may provide cumulative effects, together with other traits, to improve adaptation under stress further.

Article

Chlorophyll loss NDVI Maturity SPAD Triticum aestivum CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Técnicas de calibración LRL, LRM y LRRM para corregir los errores sistemáticos del analizador de redes vectorial y su impacto en la caracterización de transistores de altas frecuencias

LRL, LRM y LRRM calibration techniques to correct systematic errors of the vector network analyzer and their impact in high frequency transistor characterizations

José Eleazar Zúñiga Juárez (2011)

Utilizando los métodos de-embedding clásico y el de-embedding directo, en esta tesis se presenta una nueva filosofía de la técnica Thru-Reflect-Line (TRL) multilíneas donde sus principales contribuciones son: el procedimiento para localizar el plano de referencia; el procedimiento para referir los parámetros S del dispositivo bajo prueba (DBP) a la impedancia de referencia. Como una aplicación de ésta se implementó la técnica TRL multilíneas desarrollada en este trabajo, pero ahora utilizando un desfasador como estándar de calibración. La utilización de un desfasador como estándar de calibración permite sintetizar numerosas líneas coaxiales para poder cubrir un ancho de banda amplio. Utilizando dos líneas de impedancia característica arbitraria se propuso la técnica de calibración L-L en dos niveles para obtener los parámetros S de cualquier DBP insertado en bases de pruebas simétricas y reciprocas. Además se desarrolló un método novedoso para determinar la impedancia característica L Z de una línea de transmisión uniforme. Una aplicación más de este trabajo trata sobre la investigación de la influencia de las técnicas de calibración TRL multilíneas, TRM y TRRM, en la extracción de los elementos del circuito eléctrico equivalente de un transistor a base de nitruro de galio (GaN). Como resultado de esta investigación, se observó que algunos elementos parásitos se sobre estiman cuando se utiliza la hipótesis de que el Thru no tiene perdidas. Además, los elementos intrínsecos dispersan a altas frecuencias cuando se desprecian las pérdidas del Thru, demostrando así que la longitud del Thru juega un papel importante en la extracción de los elementos del circuito equivalente de los transistores GaN. Por último se presenta el software LIMCAL en el cual se implementaron todas las técnicas de calibración desarrolladas en esta tesis.

By using the classic and direct de-embedding methods, this thesis presents a new philosophy of the multiline Thru-Reflect-Line (TRL) calibration technique which main contributions are: the procedure to locate the reference plane; the procedure to refer the S parameters of the device under test (DBP) to the system impedance. As an application of this technique, the multiline TRL has been implemented using a coaxial variable phase shifter as a calibration standard. The use of a phase shifter as a calibration standard allows synthesizing numerous coaxial lines to cover a wide bandwidth. Using two lines of arbitrary characteristic impedance, a Two-Tier L-L calibration technique has been developed to correct the S-parameters for any device under test (DUT) inserted into symmetrical and reciprocal test fixtures. We also developed a novel method to determine the characteristic impedance of uniform transmission lines. Another application of this work deals with the investigation of the influence of the multiline TRL calibration technique, TRM and TRRM, in the extraction of the equivalent circuit elements of gallium nitride (GaN) transistors. As a result of this investigation, it has been demonstrated that some parasitic elements are overestimated when the losses of the thru are ignored. Moreover, the intrinsic elements present dispersion at high frequency when the losses of the thru are ignored, hence showing that the length of the Thru plays an important role in the extraction of equivalent circuit elements of GaN transistors. Finally, the LIMCAL software is introduced where all the calibration techniques developed in this thesis are implemented.

Doctoral thesis

Técnicas de calibración, De-embedding, Base de pruebas, Impedancia característica, Línea de transmisión, Analizador de redes, Calibration Techniques, De-embedding, Test fixtures, Characteristic impedance, Transmission line, Network analyzer INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES