Examinando por Autor "Plaza Gallardo, Borja"

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A subcell FDTD Scheme implementation for thin slot modeling
(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2022-07-08) Cabello, M. R.; Martín Valverde, A. J.; Plaza Gallardo, Borja; Frövel, Malte; Poyatos Martinez, David; Rubio Bretones, Amelia; González García, S.; Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA); Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN); Agencia Estatal de Investigación (AEI); Junta de Andalucía
The finite-difference time-domain (FDTD) method is not able to efficiently model thin features without a drastic reductions of the spatial mesh size, potentially yielding an unfeasible use of memory and CPU requirements. In this work we propose two stable and efficient techniques for dealing with thin apertures in FDTD, one based on conformal and one based on subgridding. These are compared, in two different scenarios, with the classical dispersive magnetic material approximation [DMMA] based on Gilbert-Holland's models.
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A Subcell Finite-Difference Time-Domain Implementation for Narrow Slots on Conductive Panels
(Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), 2023-08-03) Ruiz Cabello Núñez, M. D.; Martín Valverde, A. J.; Plaza Gallardo, Borja; Frövel, Malte; Poyatos Martinez, David; Rubio Bretones, Amelia; Gascón Bravo, Alberto; García, S. G.; Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA); Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN)
Efficiently modeling thin features using the finite-difference time-domain (FDTD) method involves a considerable reduction in the spatial mesh size. However, in real-world scenarios, such reductions can lead to unaffordable memory and CPU requirements. In this manuscript, we present two stable and efficient techniques in FDTD to handle narrow apertures on conductive thin panels. One technique employs conformal methods, while the other utilizes subgridding methods. We validate their performance compared to the classical Gilbert-Holland model and present experimental results in reverberation environments to shed light on these models’ actual confidence margins in real electromagnetic compatibility (EMC) scenarios.
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Aplicación de técnicas de impresión 3D al diseño y fabricación de superficies selectivas en frecuencia
(Universidad de Sevilla, 2019-09-06) Muñoz Rebate, I.; Martín Iglesias, Santiago; Plaza Gallardo, Borja; Poyatos Martínez, David; Agencia Estatal de Investigación (AEI)
This paper presents the application of 3D printing (or additive manufacturing) to the design and fabrication of a frequency selective surface (FSS). In particular, the periodic structure has been created using fused deposition modeling (FDM) technology. Along the paper, a complete development method is described, starting from the electromagnetic (EM) characterization of available materials and the selection of the most suitable one, followed by the design, analysis and optimization of the geometry via EM simulations. Finally a test specimen is implemented and measured in an anechoic chamber. In this case, an innovative material is used: a graphene filled thermoplastic that is able to conduct electricity. The measurement results agree with the simulations, validating the approach and encouraging the use of this 3D printing technique for the manufacturing of radiofrequency devices.
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Assessment of FEM simulations in EMC test setups for small aeronautical platforms
(Taylor and Francis Online, 2018-08-03) Plaza Gallardo, Borja; Ramajo, O.; López, Daniel; Poyatos Martinez, David; Escot Bocanegra, D.; Agencia Estatal de Investigación (AEI)
The rise of fly-by-wire systems together with the utilization of new composite materials make it more and more difficult to assess and guarantee aircraft electromagnetic compatibility (EMC). As a result, the design phase becomes of paramount importance in the aircraft production process. Performing actual EMC tests over different configurations in such a phase would be very costly and time consuming, so reliable computational techniques are being explored in the last years. However, proper validation is needed in order to gain confidence in the results obtained by simulations. In this regard, this paper presents the assessment of a simulation approach based on the finite element method to reproduce typical setups of an EMC test laboratory for small aeronautical platforms. The final test object is based on an unmanned aerial vehicle but, first, a simpler test case is used to tune and assess the simulation approach. Once the approach is both qualitatively and quantitatively validated with measurements, new setups involving the aeronautical specimen are analysed.
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C2CC Diseño conceptual de un criostato de calibración para el instrumento X-IFU de la misión ATHENA
(Instituto de la Ingeniería de España, 2022-06-24) Vera Trallero, Isabel; Añón Cancela, M.; Jiménez Lorenzo, María; López Sanz, Daniel; Martín Vodopivec, B.; Plaza Gallardo, Borja; Poyatos Martínez, David; Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA); Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN)
Athena fue seleccionada en 2014 por la ESA como la segunda misión de clase L (L2) dentro de programa Cosmic Vision. La misión Athena [1] será el mayor observatorio de rayos X hasta la fecha, realizando espectroscopía de rayos X con resolución espacial e imágenes espectroscópicas de gran profundidad de campo en rayos X. Esta misión está llamada a revolucionar la astronomía al realizar observaciones con una resolución nunca antes alcanzada. Cuyos resultados ayudarán a desvelar incógnitas sobre los procesos de altas energías que se producen en el universo, como por ejemplo las emisiones de agujeros negros.
Acceso Abierto
Caracterización electromagnética de materiales aeroespaciales a baja temperatura
(Universidad de Valencia, 2023-11-23) Plaza Gallardo, Borja; Zamorano Martínez, Pablo; Ramos Somolinos, D.; Poyatos Martínez, David; Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA); Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN)
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Caracterización electromagnética de materiales aeroespaciales a temperaturas extremas
(RIA-MAD4SPACE 2025, 2025-04) Cublier Martínez, Aymar; Auñón Marugán, Alicia; Ramos Somolinos, David; Sanz, Ruy; Plaza Gallardo, Borja; Poyatos Martinez, David
El uso de materiales compuestos y de impresión 3D ha generado avances significativos en la industria aeroespacial. Su óptima relación resistencia-peso ha supuesto un gran avance. Sin embargo, los gradientes extremos de temperatura presentes en el espacio plantean nuevos retos y requieren estudios detallados de su rendimiento. Este trabajo propone un sistema de caracterización electromagnética no resonante basado en doble línea microstrip para la caracterización electromagnética a temperatura (de -55ºC a 80ºC) en un amplio rango de frecuencia (40 MHz – 8 GHz). Mediante simulaciones y medidas a temperatura ambiente se validan los métodos de extracción de la permitividad y la tangente de pérdidas de los materiales estudiados (FR-4, ROGERS 4350B, y CuClad-250). Posteriormente, las medidas a temperatura se realizan en el interior de la cámara térmica “Osa Menor” del INTA. Los resultados muestran la robustez y fiabilidad del sistema de medidas, así como de los métodos de extracción. Una vez validado el modelo y analizado sus limitaciones se está trabajando en el diseño de un sistema más complejo que mejore la precisión y estabilidad de los resultados.
Acceso Abierto
Caracterización Electromagnética de Reflectores de Esquina para la Calibración de Tecnología SAR
(URSI, 2025-09) Ramos Somolinos, David; Moragrega Langton, María; Sánchez Sánchez, Gema; Auñón Marugán, Alicia; Gimeno Martinez, Nuria; Casal Vázquez, Nuria; Cifuentes Revenga, Patricia; Cuerda Muñoz, Juan Manuel; Plaza Gallardo, Borja; Poyatos Martinez, David
La tecnología de radar de apertura sintética (SAR) se encuentra presente en una amplia variedad de misiones de observación de la Tierra. Un ejemplo de ello es el satélite PAZ, encargado de la recopilación de información destinada a defensa, a cartografía de alta resolución o a la gestión de desastres naturales, entre otras. Para garantizar la precisión y fidelidad de los datos, el sistema debe estar calibrado adecuadamente. Si bien existen varios medios para realizar esta calibración, habitualmente se utilizan elementos pasivos como los reflectores de esquina. En este trabajo se estudian distintos diseños y materiales para estos reflectores de esquina con el objetivo de eliminar fuentes de error en la calibración y reducir el alto peso de estos sistemas. En concreto, se estudiará un modelo fabricado en acero que servirá de referencia, un prototipo de aluminio con una nueva geometría y un modelo de ácido poliláctico (PLA) cuya superficie está recubierta con pintura conductora de níquel. Para ello se utiliza el software de simulación electromagnética Ansys Electronics HFSS y la cámara anecoica biestática ( BIANCHA ) perteneciente al nstituto Nacional de écnica eroespacial (INTA). Además, se presentarán los nuevos diseños fabricados en material compuesto en los que se está trabajando actualmente.
Acceso Abierto
Caracterización electromagnética de urnas de protección planetaria en cámara anecoica biestática para ensayos de EMC
(Universidad de Valencia, 2023-11-23) Jimenez, María; Plaza Gallardo, Borja; Ramos Somolinos, D.; Poyatos Martínez, David; Moragrega Langton, María; Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA); Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN)
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Caracterización y validación de reflectores del campo de calibración SAR INTA para la misión Paz
(Universidad de Valencia, 2022-09-23) Cuerda, Juan Manuel; Plaza Gallardo, Borja; Poyatos Martinez, David; Casal Vázquez, Nuria; Gimeno Martinez, Nuria; Cifuentes, Patricia; García Rodríguez, Marcos; González Bonilla, María José; Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA)
La misión PAZ constituye el elemento radar del Programa Nacional de Observación de la Tierra por Satélite (PNOTS) para el desarrollo, operación y explotación de sensores espaciales de observación de la Tierra. La misión fue declarada operacional en septiembre de 2018 y se encuentra actualmente en fase de operaciones rutinarias dando servicio a usuarios de defensa y seguridad, comerciales y científicos. El equipo de Sistemas SAR espaciales y calibración de INTA es responsable del centro de Calibración y Validación de PAZ y del aseguramiento las prestaciones de los productos durante toda la vida útil de la misión. Para ello, se lleva a cabo un programa de monitorización de prestaciones continuo sobre los datos adquiridos y campañas de calibración específicas periódicamente. Estas actividades de monitorización y calibración se realizan sobre elementos de referencia cuya localización precisa y respuesta a la señal RADAR es conocida y exacta. Generalmente, los elementos de calibración más utilizados son reflectores de esquina, generalmente triedros metálicos, cuya sección transversal RADAR (RCS) se puede caracterizar estimando la energía interceptada por el área de sus caras. Por ser elementos pasivos no introducen retardos electrónicos, lo que les hace ideales para la calibración geométrica. La exactitud de la calibración radiométrica estará acotada por la estabilidad del instrumento, pero también por la exactitud en la determinación de la RCS de referencia de los elementos de calibración. Las fuentes de error que más afectan a esta determinación son los defectos de fabricación respecto a planitud, ortogonalidad o dimensionamiento y las condiciones ambientales de la medida, como pueden ser interferencias con el entorno o la climatología local, que se tratan de minimizar buscando ubicaciones de despliegue homogéneas y libres de elementos interferentes. El método más fiable para para minimizar los errores introducidos en el proceso de fabricación consiste en la medida en cámara de la RCS de cada uno de estos reflectores, pero este proceso puede resultar costoso y, especialmente con reflectores de gran tamaño, sujeto a la disponibilidad de instalaciones altamente especializadas. En este artículo se muestran las actividades realizadas junto con el Laboratorio de Electromagnetismo Computacional y Aplicado del INTA para la definición de un proceso de caracterización de los 40 reflectores del campo de calibración INTA de PAZ basado en su medida dimensional, la generación de un modelo 3-D de los mismos y la simulación de su RCS a partir de ellos. Los resultados se validan con medidas sobre imágenes PAZ, TerraSAR-X y TanDEM-X, obtenidos de los reflectores desplegados en campo.
Acceso Abierto
CFD Study of Flow Field Velocities and 3D Effects over the MEXICO Wind Turbine Model
(Science Publishin Group, 2017-12-13) Plaza Gallardo, Borja; Rafael, Bardera Mora; Visiedo Martínez, S.
The deep understanding about wake field and 3D effects of wind turbines are still a challenge, due to the complexity of the three-dimensional flow which blades rotation produces. In this work an aerodynamic analysis about wind turbine model MEXICO is realized, firstly of axial distribution of velocities in several regions inside the streamtube and then some estimations of 3D effects, either lift coefficient augmentation or stall delay phenomenon. CFD-RANS simulations have been carried out at three different wind speeds, and results are compared to experimental data of the MEXICO project, from wind tunnel tests. Results show that axial and radial inductions are greater for outer sections and lower as wind speed increases, providing different wake configurations. As for the 3D effects, it is found that rotational augmentation appears firstly for inner part of the blade and they advance progressively towards span-wise direction as wind velocity grows. For inner section, at high wind speed, lift coefficient increase reaches to values of 50% over the corresponding 2D polar curve.
Acceso Abierto
Characterization of 3D-printed cordierite-rGO nanocomposites for aerospace applications
(Scipedia, 2025-06-26) Esguerra Arce, Ingrid; García Juárez, Álvaro; Garcia-Martinez, Juan; Hidalgo García, Javier; Plaza Gallardo, Borja; Giménez Pérez, Raquel; Ulargui, S.; Berges Serrano, Cristina; Herranz Sánchez-Cosgalla, Gemma; García-Martínez, María; Agencia Estatal de Investigación (AEI)
One of the most critical challenges in the aerospace industry is the mismatch in the coefficient of thermal expansion (CTE) between optical components in satellites and their metallic supports, which limits system reliability and performance. Ceramic materials, due to their superior thermal properties, offer a potential solution however, their adoption has been limited by the complexity of their geometries and conventional manufacturing constraints. Additive manufacturing has opened new opportunities for the development of advanced ceramics, including ceramic matrix composites (CMCs). Within the framework of the AERORECORD-3D project, funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation, ceramic cordierite-based supports reinforced with reduced graphene oxide (rGO) have been developed for aerospace applications. In this study, cordierite nanocomposites with varying rGO contents were successfully fabricated via 3D printing. Their thermal, electrical, and mechanical properties were evaluated to assess their performance, exploring their potential as advanced materials for demanding space applications. This work represents a significant step toward the implementation of 3D-printed ceramic nanocomposites by combining innovative materials with advanced additive manufacturing technologies.
Acceso Abierto
Characterization of Joints between Carbon Fiber Composite Parts Using a Microstrip Transmission Line Method
(Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), 2021-02-06) Plaza Gallardo, Borja; López, Daniel; Poyatos Martinez, David; Agencia Estatal de Investigación (AEI)
The electromagnetic performance of aerial platforms, which are composed mostly of nonmetallic materials, is a subject of great interest at present time. The behavior of this type of composite structure against electromagnetic environmental effects (E3), such as lightning, is not well-studied as in the case of metalic structures. The purpose of this article is to characterize the joints present in aerial platforms constructed mainly of nonmetallic composite materials. The study of these joints is fundamental because electrical discontinuities or preferential routes can produce changes in the electromagnetic behavior of an aircraft. The proposed measurement system for the characterization of these joints is a microstrip line. The flexibility of the test setup allows for evaluation of different joints in carbon fiber composite (CFC) samples with a different number of plies. Additionally, approximated models of the behavior of the joints as well as the detection of possible defects in the joining process are reported.
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Comparison of BEM and CFD results for MEXICO rotor aerodynamics
(Elsevier, 2015-07-07) Plaza Gallardo, Borja; Rafael, Bardera Mora; Visiedo Martínez, S.
This work aims to conduct an aerodynamic analysis of the MEXICO wind turbine rotor, establishing comparisons between the results of two radically different computational techniques and measurements, obtained in wind tunnel tests under controlled conditions in the framework of the MEXICO project (Boorsma and Schepers, 2009, Schepers et al., 2012). Forces, pressures, and torque generated in the rotor are computed usingthe blade element momentum (BEM) and computational fluid dynamics (CFD) codes to investigate their main strengths and weaknesses at different wind speeds, highlighting the quality of the results obtained at different blade stations. In general terms, both methods tend to overestimate the spanwise distribution of forces and pressures. Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS)-CFD simulations maintain a uniform level of accuracy across the studied velocity range, whereas BEM calculations outperform CFD estimates at low wind velocities but fail at higher velocities due to separated flow conditions. Blade tip loss and three-dimensional (3D) effects are partly responsible for inaccuracies in calculation, especially for the BEM code. These 3D effects are discussed briefly in relation to force estimates.
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Coupling Analysis Under Ligthning Indirect Effects For Cable Bundles With Different Ground Plates In Unmanned Aerial Vehicles
(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2021-10-19) Ramos Somolinos, D.; Morales Blanco, C.; López Sanz, Daniel; Plaza Gallardo, Borja; Poyatos Martinez, David; Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN); Agencia Estatal de Investigación (AEI)
It is increasingly common in aerospace industries to take advantage of novel composite materials in their manufacturing processes to improve performance and reduce costs. Obtaining the electromagnetic (EM) characterization of these materials or a combination of them is essential to ensure safety and EM compatibility.In this paper, a laminate of the central fuselage of an aircraft developed at INTA is recreated. This aircraft is called MILANO and it is mostly made of Carbon Fiber Composite (CFC). The same material is used for the laminate. Besides, another metallic plate is built in order to compare the performance of the former one with respect to a Perfect Electric Conductor (PEC). The main goal of this work is studying the coupling between the cable bundles embedded in the MILANO and how is this affected by the different materials of the ground plate (metal and CFC). Two kind of tests are carried out: S-parameters measurents and injection of Lightning Indirect Effect (LIE) waveforms. S-parameters results are then obtained through simulation too and compared with both the metallic and the CFC sample.
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Design of a planetary protection cover for EMC testing of a spacial magnetic sensor
(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2019-10-17) Fernández Romero, S.; Parrondo, María Concepción; Díaz Michelena, Marina; Muñóz Rebate, I.; León Calero, Marina; Martín Iglesias, Santiago; Plaza Gallardo, Borja; Escot Bocanegra, D.; Poyatos Martinez, David; Jiménez Lorenzo, María; López Sanz, Daniel; Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO); Agencia Estatal de Investigación (AEI)
This paper explains the research process carried out for the development and manufacture of the planetary protection cover for carrying out the electromagnetic compatibility (EMC) tests of the an-isotropic magneto-resistance (AMR) sensor of the ExoMars 2020 mission. This mission has strict bioburden requirements. The electromagnetic properties of several materials have been analyzed in order to study their transmission coefficient and the innovation of this project is the use of fused deposition modeling (FDM) technology as manufacturing method. Additive manufacturing is presented as a promising technology in the field of radiofrequency since it can use a wide range of polymeric materials (thermoplastics) with low transmission coefficient. Observing the electromagnetic (EM) characterization results, it was decided to manufacture a protective cover using FDM technology, because it allows control over the grounding of the instrument and facilitates the integration, cleaning and protection against impacts during the manipulation, with great versatility and low cost. Finally, the cover has been verified during the acceptance EMC tests of the flight model AMR instrument.
Acceso Abierto
Development of optimization algorithms for electromagnetic characterization in free space
(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2023-03-31) Cidrás Estévez, José; Ramos Somolinos, D.; Plaza Gallardo, Borja; Poyatos Martínez, David; Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA); Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN)
In recent years, in the aerospace industry, there has been a trend based on replacing the classic metallic materials with new advanced materials such as carbon fiber composites (CFC), fiberglass, etc. Due to this, the electromagnetic (EM) characterization of these new materials is essential to maintain safety and EM compatibility. This article will focus on the free space measurement technique, from which a series of optimization algorithms have been developed, allowing the extraction of permittivity and permeability of materials in a frequency range up to 40 GHz using the Time-Domain Gating from a Vector Network Analyzer (VNA).
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Diseño y Caracterización de Materiales Novedosos con Funcionalidades Electromagnéticas Avanzadas para Aplicaciones Aeroespaciales, de Movilidad Eléctrica y Comunicaciones 5G (NOMA-EM)
(INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ARAGÓN, 2025-11) Plaza Gallardo, Borja; Poyatos Martinez, David; Sanz, Ruy; Gimenez, Enrique; Torres País, José; Suarez, Adrian
El cometido de esta comunicación es presentar los objetivos, la estructura, la metodología de trabajo y la gestión del Proyecto NOMA-EM (PID2024-159232OB-C31) financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICIU). El proyecto NOMA-EM tiene como objetivo el desarrollo de nuevos materiales con propiedades relevantes en presencia de campos electromagnéticos (EM) y nuevos métodos para la caracterización EM de los materiales desarrollados, la integración de estos materiales en estructuras complejas y la generación de conocimiento para aplicaciones espaciales y aeronáuticas finales, sin dejar de lado su aplicación en otros sectores como el vehículo eléctrico y las comunicaciones 5G. El proyecto busca impulsar y generar nuevos conocimientos en el diseño y la síntesis escalable de metamateriales EM funcionales. Mediante la selección y el control precisos de componentes, nanoestructuras y procesos de síntesis (MXenes, aerogeles y nanoestructuras anódicas), se logra un control sin precedentes sobre las propiedades EM de estos materiales. Esto permite modificar el comportamiento del material en función de aplicaciones específicas, partiendo de una base común. Como vínculo esencial entre la aplicación final y el material base, es crucial desarrollar o modificar los métodos de caracterización existentes. Los nuevos materiales desarrollados en el proyecto presentan desafíos para la caracterización electromagnética, lo que requiere medidas y análisis precisos de sus propiedades únicas. Además, la diversidad de aplicaciones finales exige considerar diferentes escenarios, incluyendo amplios rangos de frecuencia y entornos extremos como temperaturas criogénicas y condiciones de vacío espacial. La propuesta presenta un enfoque multidisciplinar, que combina la investigación básica en ciencia de materiales con la aplicación de estos nuevos materiales en sectores estratégicos como el aeroespacial, la automoción o las comunicaciones 5G, donde los nuevos sistemas y plataformas se componen de un número cada vez mayor de sistemas electrónicos complejos que utilizan campos EM.
Acceso Abierto
Diseño, simulación y medidas de un UCAV de baja observabilidad
(Ministerio de Defensa, 2023-11) Ruiz Carrasco, Jose Raimundo; Guzmán Fernández-Fígares, Javier; Rodríguez Amor, José Roberto; Plaza Gallardo, Borja; Poyatos Martinez, David
El presente artículo expone el trabajo realizado por el INTA en el Task Group NATO/STO/SET-252 cuyo fin es diseñar y fabricar un modelo de validación de un UCAV (vehículo aéreo de combate no tripulado) representativo en términos de complejidad geométrica teniendo en cuenta el uso de materiales para la reducción de los principales mecanismos de dispersión electromagnética. La computación electromagnética (CEM) es una herramienta de ingeniería crucial en el proceso de diseño general y se utiliza para identificar los centros de dispersión, para evaluar el efecto de los recubrimientos o distorsiones como la rugosidad de la superficie y, finalmente, para determinar la firma de radar del modelo. Con respecto al creciente número de vehículos autónomos no tripulados, los resultados no solo son relevantes para el ámbito militar, sino también son valiosos para el control del tráfico aéreo civil y la vigilancia aérea.
Acceso Abierto
Doble línea microstrip para extracción de permitividad a temperaturas extremas
(URSI, 2025-09) Cublier Martínez, Aymar; Auñón Marugán, Alicia; Ramos Somolinos, David; Sanz, Ruy; Plaza Gallardo, Borja; Poyatos Martinez, David
[en] Many cryogenic missions for space observation have been launched in the past. In all of them, it was key to insulate the observation devices from thermal and electromagnetic perturbations. A solid understanding of materials and signal propagation is therefore essential to achieve full spectral isolation for cryogenic systems. This work introduces a non-resonant electromagnetic characterization method to extract permittivity and loss in dielectric materials at extreme temperatures. The authors design, simulate and validate a double microstrip transmission line and implement a flexible extraction method to measure permittivity over a wide frequency range, using materials such as CuClad 250, ROGERS 4350B and FR-4. Albeit refinements to the extraction process and comparison with real measurements in a cryogenic setting are possible, the resulting system is shown to be consistent and reliable across all simulations.