Parametrización de estructuras metamateriales mediante la aplicación de un algoritmo bioinspirado para filtros en comunicaciones a nivel de simulación

Olivera Dimate, Katherin Gyssell

Parametrización de estructuras metamateriales mediante la aplicación de un algoritmo bioinspirado para filtros en comunicaciones a nivel de simulación

dc.contributor.advisor	Mateus Rojas, Armando
dc.contributor.advisor	Diaz Pardo, Ivan Eduardo
dc.contributor.advisor	Higuera Castro, Gustavo Adolfo
dc.contributor.author	Olivera Dimate, Katherin Gyssell
dc.contributor.corporatename	Universidad Santo Tomás	spa
dc.contributor.cvlac	https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000680630
dc.contributor.cvlac	https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000688860
dc.contributor.cvlac	https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000742198
dc.contributor.googlescholar	https://scholar.google.com/citations?hl=es&user=s301RbcAAAAJ
dc.contributor.orcid	https://orcid.org/0000-0002-2399-4859
dc.contributor.orcid	https://orcid.org/0000-0002-0347-6157
dc.contributor.orcid	https://orcid.org/0000-0001-5945-4312
dc.date.accessioned	2025-01-17T15:53:34Z
dc.date.available	2025-01-17T15:53:34Z
dc.date.issued	2024
dc.description	Este trabajo busca aprovechar el potencial de nuevas tecnologías como los metamateriales, los cuales son una propuesta innovadora de cara a los diferentes retos que se presentan en las áreas de la ingeniería moderna como: óptica, imágenes diagnósticas, ciencia de materiales, ingeniería eléctrica, sistemas embebidos, invisibilidad, comunicaciones inalámbricas, entre otros. Los metamateriales son una tecnología que aún sigue en fase de estudio y experimentación, pero se ha descubierto que es muy prometedora, dada su versatilidad y numerosas posibilidades de aplicación en el contexto de las ondas electromagnéticas. Dado que el campo de estudio de los metamateriales aún enfrenta desafíos significativos en cuanto al diseño y fabricación de sus estructuras, se plantea la parametrización de celdas metamateriales tipo FSS (Frequency Selective Surfaces) mediante un algoritmo bioinspirado, en escenarios de filtrado pasabandas para guías de onda. Se optó por este método, ya que no requiere un modelo matemático de la situación, lo cual los hace adecuados para resolver problemas con una alta complejidad matemática, en este caso la teoría electromagnética propia de los metamateriales. Inicialmente se realizó una revisión bibliográfica para obtener modelos previos de estructuras FSS, específicamente de tipo anillo complementario (CSRR) y omega (Ω) con características de filtrado entre 1.7 GHz y 3.3 GHz. Posteriormente, se sintonizaron las geometrías seleccionadas a una frecuencia central de 2.4 GHz, obteniendo así los parámetros iniciales de cada una de estas estructuras, incluyendo radio, ancho y distancia, entre otros. Con el objetivo de simplificar el proceso de diseño del filtro y adaptarlo a requerimientos específicos de funcionamiento, como el ancho de banda, se empleó un algoritmo bioinspirado. Este algoritmo ajusta dinámicamente los parámetros geométricos de las estructuras metamateriales utilizando métricas de desempeño que evalúan si la respuesta obtenida en cada caso se aproxima a la solicitada. Finalmente, los resultados son validados en escenarios de prueba simulados relacionados con procesos de filtrado pasabanda en la guía de onda WR340. Este proceso de validación permite asegurar la eficacia y precisión de los filtros diseñados, demostrando así la viabilidad y utilidad de la propuesta desarrollada.	spa
dc.description.abstract	This work takes advantage of the potential on emerging technologies such as metamaterials, which are an innovative proposal facing the different challenges presented in areas of modern engineering such as: optics, diagnosis images, material’s science, electric engineering, embedded systems, invisibility, wireless communications, among others. Metamaterials are still on study and experimentation phase, but it has been discovered to be very promising due to its versatility and numerous possibilities of application in the context of electromagnetic waves. Given that the field of study of metamaterials still faces significant challenges regarding the design and fabrication of their structures, the parameterization of Frequency Selective Surfaces (FSS) metamaterial cells is proposed using a bio-inspired algorithm, in passband filtering scenarios for waveguides. This method was selected, due to the lack of requirement of mathematical model for the situation, being appropiated for solving problems with high mathematical complexity, for this case the electromagnetic theory typical of metamaterials. Initially, a literature review was performed to obtain previous models of FSS structures, specifically complementary split-ring resonators (CSRR) and omega (Ω) types with filtering characteristics between 1.7 GHz and 3.3 GHz. Subsequently, the selected geometries were tuned to a central frequency of 2.4 GHz, obtaining the initial parameters of each of these structures, including radius, width and distance, among others. To simplify the filter design process to be adaptable to different operational settings, such as bandwidth, a bio-inspired algorithm was used. This algorithm dynamically adjusts the geometric parameters of the metamaterial structures using performance metrics that evaluate if the obtained response for each case approximates the requested one. Finally, results are validated in simulated test scenarios related to passband filtering processes in the WR340 waveguide. This validation process ensures the effectiveness and accuracy of the designed filters, demonstrating the viability and usefulness of the developed proposal.	spa
dc.description.degreelevel	Pregrado	spa
dc.description.degreename	Ingeniero Electronico	spa
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.citation	Olivera Dimate, K. G.(2024). Parametrización de estructuras metamateriales mediante la aplicación de un algoritmo bioinspirado para filtros en comunicaciones a nivel de simulación. [Trabajo de Grado, Universidad Santo Tomas]. Repositorio Institucional.	spa
dc.identifier.instname	instname:Universidad Santo Tomás	spa
dc.identifier.reponame	reponame:Repositorio Institucional Universidad Santo Tomás	spa
dc.identifier.repourl	repourl:https://repository.usta.edu.co	spa
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11634/59048
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Santo Tomás	spa
dc.publisher.branch	CRAI-USTA Bogotá	spa
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeniería Electrónica	spa
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dc.rights	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia
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dc.subject.keyword	Metamaterials	spa
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dc.subject.proposal	Metamateriales	spa
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