Digital beamforming and moving target indication for future spaceborne synthetic aperture radar

During the last decade the interest on space-borne Synthetic Aperture Radars (SAR) for remote sensing applications has grown as testified by the number of recent and forthcoming missions as TerraSAR-X, RADARSAT-2, COSMO-kyMed, TanDEM-X and the Spanish SEOSAR/PAZ. In this sense, this thesis proposes to study and analyze the performance of the state-of-the-Art space-borne SAR systems, with modes able to provide Moving Target Indication capabilities (MTI), i.e. moving object detection and estimation. The research will focus on the MTI processing techniques as well as the architecture and/ or configuration of the SAR instrument, setting the limitations of the current systems with MTI capabilities, and proposing efficient solutions for the future missions. Two European projects, to which the Universitat Politècnica de Catalunya provides support, are an excellent framework for the research activities suggested in this thesis. NEWA project proposes a potential European space-borne radar system with MTI capabilities in order to fulfill the upcoming European security policies. This thesis will critically review the state-of-the-Art MTI processing techniques as well as the readiness and maturity level of the developed capabilities. For each one of the techniques a performance analysis will be carried out based on the available technologies, deriving a roadmap and identifying the different technological gaps. In line with this study a simulator tool will be developed in order to validate and evaluate different MTI techniques in the basis of a flexible space-borne radar configuration. The calibration of a SAR system is mandatory for the accurate formation of the SAR images and turns to be critical in the advanced operation modes as MTI. In this sense, the SEOSAR/PAZ project proposes the study and estimation of the radiometric budget. This thesis will also focus on an exhaustive analysis of the radiometric budget considering the current calibration concepts and their possible limitations. In the framework of this project a key point will be the study of the Dual Receive Antenna (DRA) mode, which provides MTI capabilities to the mission. An additional aspect under study is the applicability of the Digital Beamforming on multichannel and/or multistatic radar platforms, which conform potential solutions for the NEWA project with the aim to fully exploit its capability jointly with MTI techniques.

Disseny, modelat i fabricació d'una antena "trap" per aplicacions WLAN

En aquest treball s’ha dissenyat i fabricat una antena monopol en estructura planar capaç de treballar correctament a les freqüències WLAN de 2,45-2,5 GHz (802.11b/g) i 4,9-5,875 GHz (802.11a/h/j). Per arribar a aquest objectiu primer s’ha presentat el model de línia de transmissió acabada en circuit obert per simular el comportament d’una antena. S’han comparat i verificat els resultats amb el model d’antena de fil. Seguidament, s’ha estudiat el comportament que introdueix el fet de carregar l’antena amb un ressonador LC. Finalment, s’ha passat del model d’antena de fil a una estructura planar. Aquesta geometria ha permès la realització del trap LC de forma distribuïda a través d’un ressonador CLL. El principi de disseny de l’antena està basat en la introducció d’aquest ressonador CLL amb freqüència de ressonància situada entre les dos bandes de treball i que junt amb l’ajust dels diversos paràmetres que defineixen l’antena han permès obtenir més 1 GHz d’ample de banda a la freqüència de 5 GHz.

Exploring the high frequency emission of radio loud X-ray binaries

We report millimetre-wave continuum observations of the X-ray binaries Cygnus X-3, SS 433, LSI+61 303, Cygnus X-1 and GRS 1915+105. The observations were carried out with the IRAM 30 m-antenna at 250 GHz (1.25 mm) from 1998 March 14 to March 20. These millimetre measurements are complemented with centimetre observations from the Ryle Telescope, at 15 GHz (2.0 cm) and from the Green Bank Interferometer at 2.25 and 8.3 GHz (13 and 3.6 cm). Both Cygnus X-3 and SS 433 underwent moderate flaring events during our observations, whose main spectral evolution properties are described and interpreted. A significant spectral steepening was observed in both sources during the flare decay, that is likely to be caused by adiabatic expansion, inverse Compton and synchrotron losses. Finally, we also report 250 GHz upper limits for three additional undetected X-ray binary stars: LSI+65 010, LSI+61 235 and X Per.

Thermal and back-action noises in dual-sphere gravitational-wave detectors

We study the sensitivity limits of a broadband gravitational-wave detector based on dual resonators such as nested spheres. We determine both the thermal and back-action noises when the resonators displacements are read out with an optomechanical sensor. We analyze the contributions of all mechanical modes, using a new method to deal with the force-displacement transfer functions in the intermediate frequency domain between the two gravitational-wave sensitive modes associated with each resonator. This method gives an accurate estimate of the mechanical response, together with an evaluation of the estimate error. We show that very high sensitivities can be reached on a wide frequency band for realistic parameters in the case of a dual-sphere detector.

Mueller matrix microscope with a dual continuous rotating compensator setup and digital demodulation

In this paper we describe a new Mueller matrix (MM) microscope that generalizes and makes quantitative the polarized light microscopy technique. In this instrument all the elements of the MU are simultaneously determined from the analysis in the frequency domain of the time-dependent intensity of the light beam at every pixel of the camera. The variations in intensity are created by the two compensators continuously rotating at different angular frequencies. A typical measurement is completed in a little over one minute and it can be applied to any visible wavelength. Some examples are presented to demonstrate the capabilities of the instrument.

General equilibrium with asymmetric information: a dual approach

We study markets where the characteristics or decisions of certain agents are relevant but not known to their trading partners. Assuming exclusive transactions, the environment is described as a continuum economy with indivisible commodities. We characterize incentive efficient allocations as solutions to linear programming problems and appeal to duality theory to demonstrate the generic existence of external effects in these markets. Because under certain conditions such effects may generate non-convexities, randomization emerges as a theoretic possibility. In characterizing market equilibria we show that, consistently with the personalized nature of transactions, prices are generally non-linear in the underlying consumption. On the other hand, external effects may have critical implications for market efficiency. With adverse selection, in fact, cross-subsidization across agents with different private information may be necessary for optimality, and so, the market need not even achieve an incentive efficient allocation. In contrast, for the case of a single commodity, we find that when informational asymmetries arise after the trading period (e.g. moral hazard; ex post hidden types) external effects are fully internalized at a market equilibrium.

A dual characterization of incentive efficiency

We show that incentive efficient allocations in economies with adverse selection and moral hazard can be determined as optimal solutions to a linear programming problem and we use duality theory to obtain a complete characterization of the optima. Our dual analysis identifies welfare effects associated with the incentives of the agents to truthfully reveal their private information. Because these welfare effects may generate non-convexities, incentive efficient allocations may involve randomization. Other properties of incentive efficient allocations are also derived.

Diseño e implementación de un divisor de potencia en banda dual con estructuras metamateriales basadas en CSRRs

L'electromagnetisme és una branca de la física que està en continu estudi. Fins a mitjans de la dècada dels 60 es pensava que, per a la propagació de les ones electromagnètiques fos possible, els medis propagatius havien de presentar una permitivitat dielèctrica i una permeabilitat magnètica simultàniament positives. No obstant, Victor G. Veselago va revolucionar la teoria electromagnètica amb la idea dels medis amb ε i μ negatives i va donar amb això origen als medis metamaterials. En el present treball s'estudiaran els principis físics en els que es fonamenten els metamaterials. Es veuran algunes de les seves característiques que els converteixen en medis exòtics i com aquestes poden ser utilitzades en el desenvolupament de dispositius amb prestacions difícils d'obtenir amb les tecnologies convencionals. A continuació s'aplicaran els conceptes tractats en el disseny d'un inversor d'impedàncies implementat mitjançant ressonadors en anells oberts complementaris. Aquest dispositiu, que presentarà un funcionament en banda dual, serà utilitzat en el posterior disseny d'un divisor de potencia. Finalment es realitzarà la implementació física del divisor de potencia dissenyat i es verificarà el seu correcte funcionament amb les mesures pertinents.

Desfassador banda dual basat en híbrid multibanda per aplicacions wireless

El primer objectiu del projecte és l’estudi i disseny d’un desfassador bi – banda reconfigurable per integrar en sistemes d’antenes intel·ligents i amb aplicació a sistemes dual band WLAN operant en els marges freqüencials 2.4 - 2.5 GHz i 5.15 – 5.35GHz. El desfassador que es proposa realitzar està basat en un acoblador híbrid multibanda, diplexors i circuits reconfigurables commutats amb díodes PIN. El segon objectiu del projecte és l’aprenentatge de la metodologia de disseny de circuits d’RF i més concretament les següents etapes: estudi i disseny teòric (analític), simulació circuital (ADS), simulació electromagnètica (Momentum), cosimulació circuital-electromagnètica i fabricació, així com les diferents interacions i mecanismes d’optimització entre aquestes etapes.

Privatization and competition in the delivery of local services: An empirical examination of the dual market hypothesis

This paper empirically analyses the hypothesis of the existence of a dual market for contracts in local services. Large firms that operate on a national basis control the contracts for delivery in the most populated and/or urban municipalities, whereas small firms that operate at a local level have the contracts in the least populated and/or rural municipalities. The dual market implies the high concentration and dominance of major firms in large municipalities, and local monopolies in the smaller ones. This market structure is harmful to competition for the market as the effective number of competitors is low across all municipalities. Thus, it damages the likelihood of obtaining cost savings from privatization.

A theoretical and practical study on linear reforms of dual taxes

We extend the linear reforms introduced by Pf¨ahler (1984) to the case of dual taxes. We study the relative effect that linear dual tax cuts have on the inequality of income distribution -a symmetrical study can be made for dual linear tax hikes-. We also introduce measures of the degree of progressivity for dual taxes and show that they can be connected to the Lorenz dominance criterion. Additionally, we study the tax liability elasticity of each of the reforms proposed. Finally, by means of a microsimulation model and a considerably large data set of taxpayers drawn from 2004 Spanish Income Tax Return population, 1) we compare different yield-equivalent tax cuts applied to the Spanish dual income tax and 2) we investigate how much income redistribution the dual tax reform (Act ‘35/2006’) introduced with respect to the previous tax.

On the existence of hysteresis in the Kuramoto model with bimodal frequency distributions

We investigate the transition to synchronization in the Kuramoto model with bimodal distributions of the natural frequencies. Previous studies have concluded that the model exhibits a hysteretic phase transition if the bimodal distribution is close to a unimodal one, due to the shallowness the central dip. Here we show that proximity to the unimodal-bimodal border does not necessarily imply hysteresis when the width, but not the depth, of the central dip tends to zero. We draw this conclusion from a detailed study of the Kuramoto model with a suitable family of bimodal distributions.

Disseny i caracterització d'estructures RF amb printed electronics per a RFID

En els últims anys printed electronics està aixecant un gran interès entre la indústria electrònica. Aquest tipus de procés consisteix en imprimir circuits amb tècniques d'impressió convencionals utilitzant tintes conductores, resistives, dielèctriques o semiconductores sobre substrats flexibles de baix cost com paper o plàstic. Fer servir aquestes tècniques s'espera que suposi una reducció dels costos de producció degut a que és un procés totalment additiu el que fa que sigui més senzill i es redueixi la quantitat de material emprat. El disseny de dispositius bàsics com resistències, condensadors i bobines per posteriorment veure la relació entre simulacions i valors obtinguts ha ocupat la primera part del projecte. La segona s’ha centrat en fer prototips d’antenes per a RFID (Radio Frequency IDentification) amb la tecnologia que es disposa a CEPHIS (Centre de Prototips i Solucions Hardwre-Software). Tot això ha servit per caracteritzar la tecnologia de la que es disposa i saber en quins apartats s’ha de seguir treballant per aconseguir millors prestacions.

L’Evolució del vot dual a Catalunya

El principal valor afegit d’aquest treball rau en la troballa de que la valoració dels candidats a la presidència de la Generalitat és la variable que té més importància a l’hora d’explicar la propensió d’un català a emetre un vot dual. Així per exemple, i pel cas del vot dual PSC-CiU a finals dels vuitanta i principis dels noranta, els catalans que es decantaven per l’opció socialista a les eleccions generals i per la federació nacionalista als comicis autonòmics eren aquells que valoraven millor (pitjor) Jordi Pujol (Raimon Obiols). I a conclusions similars s’arriba si s’analitza aquesta mateixa modalitat de vot dual en altres punts del temps, o altres modalitats de vot dual. El treball s’estructura de la manera següent. En primer lloc, es defineix l’objecte d’estudi i les seves distintes modalitats. A continuació, s’ofereixen unes primeres dades de tipus descriptiu sobre el fenomen del vot dual a Catalunya. En els apartats següents, s’emmarquen teòricament les hipòtesis la validesa de les quals es busca comprovar a través dels models economètrics. La secció dedicada al disseny de la investigació serveix de preàmbul a l’anàlisi quantitativa de les causes del vot dual a Catalunya. Per últim, un breu apartat de conclusions recull les principals aportacions del treball, i aventura possibles línees d’investigació futures.