Descripción del Grupo de Investigación

Denominación: GRUPO DE MICROONDAS Y RADAR (GMR)

Departamento de adscripción: Departamento de Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones (SSR).

Centro: ETSI de Telecomunicación (ETSIT). Universidad Politécnica de Madrid (UPM).

Director del Grupo: Prof. Félix Pérez Martínez (1992-hasta la actualidad).

El Grupo de Microondas y Radar es un grupo de investigación con más de 20 años de experiencia en simulación y desarrollo de circuitos en las bandas de microondas y ondas milimétricas. El Grupo ha desarrollado facilidades para el diseño, fabricación y medida de sistemas, subsistemas y componentes de radiofrecuencia (RF) hasta 40 GHz.

El Grupo de Microondas y Radar (en adelante GMR), está integrado en el Dpto. de Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Madrid. Este Departamento incluye más de 60 profesores organizados en nueve grupos funcionales que se identifican bajo denominaciones bastante establecidas. El GMR es el mayor de ellos. Su composición, líneas d investigación e infraestructura se describen más adelante.

El GMR ha demostrado su capacidad de generación y transferencia de tecnología y “know-how” a lo largo del desarrollo de más de 80 proyectos de I+D con más de 30 entidades públicas y privadas, tanto nacionales como internacionales. Más adelante se enumeran estas instituciones.

El alto nivel científico y el elevado desarrollo tecnológico alcanzado pueden medirse, tanto a través de los proyectos de investigación abordados como de la transferencia tecnológica realizada al sector industrial, de lo que son muestra los siguientes contratos más significativos de los últimos cinco años:

En el macroproyecto del EUROFIGHTER 2000 y bajo contrato con INDRA DTD, se ha desarrollado uno de los elementos clave del sistema de contramedidas ESM del avión. Este subsistema consiste, básicamente, en un filtro sintonizable de banda ultraancha y ágil en frecuencia, capaz de sintonizar electrónicamente cualquier frecuencia dentro de la subbanda de interés, para proceder a la correspondiente contramedida
Mediante un Plan Concertado con INDRA DTD SA, se ha participado activamente en el desarrollo de transmisores para la siguiente generación de Radares Secundarios Modo-S, mediante el proyecto “Optimización del diseño del Transmisor Modo-S para adecuarlo a los requisitos POEMS (Pre-Operational European Mode S Station)". La importancia e interés de esta línea de trabajo viene avalada por la necesidad de disponer de un sistema de control de tráfico aéreo más seguro y fiable. En este entorno, EUROCONTROL ha contratado el desarrollo de 3 estaciones experimentales a tres empresas europeas. El transmisor en cuyo desarrollo se está participando, sería para las estaciones Modo S adjudicadas a COSSOR y SIEMENS.
En otro Plan Concertado con ALCATEL ESPACIO SA, se colabora en el desarrollo de la futura generación de transpondedores embarcados en satélite. En este contexto, se participa en el desarrollo teórico de filtros paso banda asimétricos y en el estudio de posibles estructuras para su implementación en las bandas de microondas. Se pretende, asimismo, desarrollar modelos de banda ancha que permitan controlar y corregir efectos no ideales en filtros a resonadores dieléctricos en guía.
El Grupo ha estado involucrado dentro de un consorcio europeo, liderado por ALCATEL STANDARD, en el desarrollo del proyecto “TWIST-Twin Carrier Single Transceiver Base Station for PCS”. El objetivo del mismo es el desarrollo de una estación base para el sistema DECT utilizando dos portadoras, lo que casi triplicaría la capacidad de tráfico del sistema actual. Además, se propone el uso de una modulación con más eficiencia espectral DQPSK, frente a la GMSK actual, lo que permitiría la conexión del sistema DECT a la red RDSI. Esta modulación ya ha sido aprobada por la ETSIT para que se convierta en un nuevo standard. Por otra parte, y dentro del mismo proyecto, se implementó un receptor con estructura zero IF como arquitectura de futuro para los terminales de este sistema.
A través de dos proyectos -“Experiencia piloto y caracterización de un sistema de distribución inalámbrica de banda ancha LMDS” y “Estudio, evaluación y soporte a la operación de los subsistemas de radiofrecuencia de un sistema LMDS con modulación QAM”-, no sólo los miembros del GMR han adquirido una amplia experiencia en el sistema LMDS y en las técnicas QAM, sino que también se ha demostrado las posibilidades del mismo. La labor del grupo permitió validar las posibilidades de utilizar técnicas QAM, sugerencia hecha por la importante empresa norteamericana Cable-AML Inc., que conocía los problemas de espectro que se presentarán en un futuro, así como que las actuales estaciones de usuario no eran capaces de soportar este tipo de modulación. La experiencia adquirida está siendo de gran utilidad para el logro de los objetivos planteados en el proyecto financiado por el CICYT en el que el grupo está involucrado en la actualidad.
Se ha desarrollado el transceptor del Radar ARIES para INDRA SISTEMAS S.A. Este radar, inicialmente concebido para vigilancia marítima, es uno de los radares más sofisticados de su género de los que se encuentran en operación y el que transmite y procesa señales de mayor anchura de banda. Sus características LPI y de alta resolución le hacen idóneo para numerosas aplicaciones, tales como vigilancia superficial de aeropuertos, sistemas de aterrizaje de precisión o radar de inteligencia. De hecho, versiones del mismo para estas aplicaciones están ya en desarrollo y la empresa ha conseguido importantes contratos con AENA y la Armada, y está negociando otros con diversos países. El transceptor desarrollado por el GMR, que incluye los subsistemas generador de señal, transmisor, receptor y procesador analógico, utiliza las tecnologías híbridas y monolíticas más avanzadas disponibles comercialmente en el mercado.

La capacidad de formación del GMR está avalada por la veintena de doctores que ha producido desde 1982 y por los más de doscientos Proyectos Fin de Carrera que han sido dirigidos por sus miembros. El Grupo produce una media de 25 publicaciones no internas al año. Sus miembros participan activamente en conferencias, comités, paneles de sesiones, etc. Finalmente, se puede indicar que tanto el GMR como sus miembros individualmente, han recibido varios premios de investigación.

Composición Actual del Grupo: 7 Doctores (2 Catedráticos de Universidad y 5 Profesores Titulares de Universidad), 2 Titulados Superiores (1 Profesor Asociado y 1 Ayudante), 1 Profesor Titular de Escuela Universitaria, 3 Colaboradores Titulados Superiores, 5 Titulados Superiores realizando su Tesis Doctoral, 2 Maestros de Laboratorio, 1 Secretaria y 1 Delineante. Los miembros del GMR son tutores también de 33 Titulados Superiores matriculados en el Programa de Doctorado del Departamento SSR. Con el GMR colabora, adicionalmente, una media de diez alumnos de últimos cursos.

Actividad Docente:

Asignaturas de grado impartidas:

Teoría de la Comunicación (2º Curso). Laboratorio de Electrónica de Comunicaciones (4º Curso). Sistemas de Radar, Sistemas de Radionavegación, Laboratorio de Radar, Laboratorio de Tecnologías de Radiofrecuencia, Síntesis de Circuitos y Laboratorio de Diseño de Filtros (5º Curso). El número de alumnos matriculados durante el curso 1999/2000 en asignaturas impartidas por el Grupo es superior a 1500.

Asignaturas de post-grado impartidas:

Además el Grupo realiza una importante labor de docencia de post-grado, impartiendo Cursos de Doctorado del Programa de Doctorado del Departamento de Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones (Diseño y Caracterización de Circuitos y Subsistemas de Radiofrecuencia, Radar y Guerra Electrónica, Circuitos Monolíticos de Microondas, Propagación, Radiación y Dispersión de Ondas Electromagnéticas y Sistemas para Navegación Aeroespacial) y del Programa de Doctorado "Tecnologías de la Sociedad del Futuro" de la Universidad Politécnica de Madrid (Subsistemas y Tecnologías de Radiofrecuencia y Compatibilidad Electromagnética). El Grupo imparte también las siguientes asignaturas pertenecientes al Programa de Master en Redes y Sistemas de Comunicaciones organizado por los Departamentos de Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones y de Ingeniería Telemática de la ETSI Telecomunicación de la UPM: Laboratorio de Electrónica de Comunicaciones, Laboratorio de Radiodeterminación, Laboratorio de Tecnologías de Radiofrecuencia, y Radiodeterminación por Satélite.

Proyectos Fin de Carrera y Fin de Master:

En el Grupo se dirige una media anual de 15 Proyectos Fin de Carrera y o de Master.

Experiencia:

El GMR cuenta con más de 20 años de experiencia en la simulación y construcción de circuitos de microondas y ondas milimétricas. Durante estos años el grupo ha puesto a punto la infraestructura necesaria para el diseño, desarrollo y caracterización experimental de componentes y dispositivos de radiofrecuencia (RF) hasta 40 GHz, en tecnologías híbrida (capa delgada), monolítica (MMIC) y en guíaonda, así como para su simulación tanto a nivel circuital como a nivel de subsistema y sistema, bien por medio de paquetes de software comerciales, bien mediante paquetes de software desarrollados por el propio Grupo.

Líneas de Investigación:

Se pueden enumerar las siguientes:

Diseño, desarrollo y caracterización experimental de circuitos, subsistemas y sistemas de microondas y ondas milimétricas en tecnologías microtira (híbrida y monolítica sobre AsGa), guíaonda, etc.

Análisis, modelado, simulación, diseño, optimización y caracterización experimental de circuitos y dispositivos lineales y no lineales de microondas.

Análisis, simulación y evaluación de sistemas radar y de radiocomunicaciones.

Modelado de las interconexiones en circuitos de lógica rápida de gran ancho de banda.

Desarrollo de antenas activas adaptativas para diversas aplicaciones, como receptores GPS en plataformas móviles, radioenlaces antijamming, etc., incluyendo el procesado de señal.

Procesado de señales radar.

Desarrollo de transmisores de estado sólido para sistemas radar.

Aplicación de Métodos Numéricos (Diferencias Finitas, Elementos Finitos, Métodos de los Momentos, Measured Equation of Invariance (MEI), Métodos de Ajuste Modal) al análisis y simulación, en el dominio de la frecuencia o del tiempo, de dispositivos pasivos y activos de microondas y ondas milimétricas, estructuras radiantes y otras estructuras electromagnéticas.

Proyectos de investigación y entidades colaboradoras:

Como ya se ha mencionado, el GMR ha participado en más de 80 Proyectos de Investigación y contratos financiados por las siguientes entidades: CICYT (Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología), Comunidad Europea (ESPRIT), Agencia Espacial Europea (ESA), Consorcio EUROFIGHTER (Avión de Combate Europeo), CIDA (Ministerio de Defensa), Dirección General de Tecnología Industrial (Ministerio de Industria), Instituto de Transportes y Telecomunicaciones (Ministerio de Transportes, Turismo Comunicaciones), AENA, ALCATEL-SESA, ALCATEL ESPACIO S.A., AMPER S.A., CESELSA, COIT-AEIT, RYMSA, COMPELESA, ELECTRÓNICA ENSA, ENOSA, ESTUDIOS Y PROYECTOS DE TELECOMUNICACIÓN S.A., FUNDESCO, GMV S.A., INISEL, IKUSI, INDRA DTD, ISDEFE, NTP S.A., PESA, SAINCO, TELECOMUNICACIÓN Y CONTROL S.A., TELEFÓNICA, TELEFÓNICA I+D, TELEVÉS S.A., TELETTRA ESPAÑA S.A., TELECOMUNICACIONES OPERADAS POR RADIO S.L. (TOR).

Infraestructura:

Informática:

El Grupo dispone de una red local que incluye dos estaciones de trabajo SUN (Sparc-Station), una HP C-200 y 35 ordenadores PC-Pentium conectados a las estaciones anteriores vía Ethernet. Se dispone de paquetes de software comerciales de simulación y diseño de circuitos de RF (PSpice, Libra, Xtract, Anacat, SuperCompact), circuitería de baja frecuencia (Protel, Orcad, Tango) y de simulación electromagnética (Ansoft HFSS, Sonnet y otros paquetes desarrollados en el GMR), lo que permite el análisis, diseño y optimización, a nivel electromagnético y circuital, de estructuras de microondas y ondas milimétricas.

Laboratorio de RF:

El Grupo cuenta con un laboratorio completo para la caracterización experimental de circuitos, dispositivos y subsistemas, hasta 40 GHz (analizadores de redes escalares y vectoriales HP8510 C y HP8753E, test-set de parámetros S HP8514A, sintetizador HP8341B, equipo de medida de figura de ruido HP8970B, test-set de figura de ruido HP8971C, test-set óptico HP83420A, fuentes HP4142B, analizadores de espectros desde DC hasta 1.5 GHz, 22GHz y 40 GHz, HP8569B y HP8564E). Se dispone de una estación de puntas Cascade Microtech Summit-9000 para posicionamiento y medidas on-wafer de Circuitos Integrados Monolíticos. Se cuenta también con equipo para efectuar medidas desde muy bajas a muy altas temperaturas. Existe un laboratorio fotolitográfico para la construcción de circuitos híbridos que proporciona una precisión de hasta 10 micras y una máquina para soldaduras de precisión para chips y componentes SMD.

Bibliográfica:

El Grupo cuenta con una biblioteca de más de 250 volúmenes y colecciones de unas 25 revistas técnicas.