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¿Qué tiene en común un horno microondas con los radares, las comunicaciones por satélite, la telefonía móvil o los sistemas inalámbricos? Todos ellos utilizan microondas y ondas milimétricas en su funcionamiento. Israel Arnedo Gil, Ingeniero de Telecomunicación por la UPNA, ha propuesto un nuevo método para diseñar filtros de microondas, unos dispositivos esenciales para controlar la cantidad de energía y el tiempo que ésta tarda en ir de un punto a otro del sistema. Su trabajo de investigación ha recibido la calificación de Sobresaliente cum laude y le ha permitido mejorar determinadas aplicaciones y obtener una patente internacional en explotación.
Los circuitos de microondas y ondas milimétricas se utilizan para generar, procesar y detectar señales electromagnéticas en un rango de frecuencia determinado —entre 1GHz y 300 GHz—. Sus aplicaciones son muy diversas: el radar (localización de personas, predicción del tiempo, control de tráfico aéreo o terrestre), la transmisión de información (telefonía, televisión, internet o datos) mediante enlaces terrestres de microondas (sistemas de repetidores) y espaciales (comunicaciones por satélite), los sistemas inalámbricos de comunicaciones, el calentamiento de alimentos y materiales y los receptores de alta sensibilidad para radioastronomía.
Según señala Israel Arnedo, todo este sinfín de aplicaciones necesita un elemento fundamental: el filtro de microondas. Su función, de modo muy simplificado, es dejar pasar unas ondas electromagnéticas y bloquear otras. El objetivo de su tesis doctoral ha sido mejorar algunas aplicaciones y lo ha conseguido mejorando las herramientas con las que se diseñan esos filtros.
“Estableciendo un paralelismo con la televisión —explica este investigador— podría decirse que si hasta ahora las técnicas de elaboración de filtros eran en blanco y negro, las técnicas de síntesis que he desarrollado han traído el color”. Entre las ventajas de su método frente a las técnicas clásicas, señala que “se obtienen soluciones para problemas que no los tenían; se obtienen soluciones más robustas de cara a la fabricación y producción en masa; y las soluciones obtenidas proporcionan mayor flexibilidad en los diseños”.
Resultados exitosos para dispositivos clave
Las herramientas de síntesis diseñadas por Israel Arnedo Gil han sido utilizadas con éxito en tres grupos de aplicaciones: en la tecnología UWB (Ultra-Wideband), en el sector espacial y en el procesado de señales de radar.
La tecnología UWB se presenta como una evolución de las comunicaciones inalámbricas, al proporcionar mucha más flexibilidad de uso y servicios. Es también clave para implementar sistemas avanzados de seguridad (radio vigilancia) y de detección bajo tierra (personas sepultadas por terremotos, minas antipersona, etc). Por eso, es de vital importancia que el diseño de emisores y receptores sea óptimo. En colaboración con el Institute National de la Recherche Scientifique INRS-EMT y la McGill University en Montreal, Canadá, donde Israel Arnedo realizó una estancia de investigación de seis meses, diseñó dos dispositivos que pueden ser claves para la generación (emisor) y recepción (receptor) de señales UWB.
En cuanto al sector espacial, el modo en que las estaciones en la tierra y los satélites se comunican debe ser óptimo para que la calidad de la señal recibida (por ejemplo, la televisión en nuestros hogares) sea alta. “En este sentido, se ha propuesto una técnica robusta para el diseño de filtros, que ofrece mejoras frente a los utilizados en la actualidad, tanto desde el punto de vista de servicio como desde los costes”, indica.
Por último, para aplicaciones de radares con gran ancho de banda, las herramientas propuestas han permitido diseñar un dispositivo óptimo para el procesado analógico de señales a gran velocidad, lo que amplía las posibilidades de esta tecnología desde el punto de vista práctico.
El Gobierno de España destinará 125 millones de euros al desarrollo de dos cargas útiles de satélite, uno geoestacionario y otro en órbita baja, junto a sus respectivas estaciones terrenas, para la llamada distribución cuántica de claves (QKD). Esta tecnología se podría incorporar en la constelación europea de comunicaciones seguras por satélite.
Soledad Torres Guijarro (Madrid, 1968) investiga en la actualidad la contaminación acústica en los ecosistemas submarinos y cómo reducirla. Pero esta experta en telecomunicaciones ha realizado una gran diversidad de proyectos a lo largo de su carrera, desde crear un sistema automático de la lengua de signos de términos médicos, hasta una herramienta que identifica mensajes de odio en redes sociales.
