This thesis investigates the design of reflective Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) using varactor diodes, specifically targeting the FR3 frequency band for future 6G applications. RIS technology can be an important future element of beyond-5G and 6G systems helping meet its demands by controlling electromagnetic incoming waves to enhance signal propagation. The research focuses on three different unit cells, called in this report H, Ring and Wide Band (WB) model, studied in previous works and are redesigned and optimized for the frequency range of 13-15 GHz. The study analyzes the impact of different design parameters in each model and compares the performance of these models in terms of reflection loss and phase shift of the incoming signal, which are critical for performing an effective beam steering in communication systems. The thesis demonstrates that two of the designs, the H and Ring model, meet the necessary requirements to be considered as promising designs, by showing reflection losses below -2.5 dB and maximum phase shift ranges between 250º and 270º respectively. Furthermore, three different full RIS composed of these unit cells are modeled to evaluate their beam-steering capabilities. Results indicate successful beam steering with both models for a steering range of 0º-45º, although the H model offers better overall performance.
Esta tesis investiga el diseño de Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) reflexivas utilizando diodos Varicap, específicamente dentro a la banda de frecuencia FR3 para futuras aplicaciones 6G. La tecnología RIS puede ser un futuro elemento importante de los sistemas beyond-5G y 6G, ayudando a satisfacer sus demandas al controlar las ondas electromagnéticas entrantes para mejorar la propagación de la señal. La investigación se centra en tres celdas unitarias diferentes, llamadas en este informe modelo H, Ring y Wide Band (WB), estudiadas en trabajos anteriores y rediseñadas y optimizadas para el rango de frecuencia de 13-15 GHz. El estudio analiza el impacto de diferentes parámetros de diseño en cada modelo y compara el rendimiento de estos modelos en términos de pérdida de reflexión y cambio de fase de la señal entrante, que son críticos para realizar una dirección de haz efectiva en los sistemas de comunicación. La tesis demuestra que dos de los diseños, el modelo H y Ring, cumplen con los requisitos necesarios para ser considerados como diseños prometedores, al mostrar pérdidas de reflexión por debajo de -2,5 dB y rangos máximos de cambio de fase entre 250º y 270º respectivamente. Además, se modelan tres RIS completos diferentes compuestos por estas celdas unitarias para evaluar sus capacidades de dirección del haz. Los resultados indican que la dirección del haz es exitosa con ambos modelos para un rango de dirección de 0º a 45º, aunque el modelo H ofrece un mejor rendimiento general.
Aquesta tesi investiga el disseny de Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) reflexives utilitzant díodes Varicap, específicament dins la banda de freqüència FR3 per a futures aplicacions 6G. La tecnologia RIS pot ser un futur element important dels sistemes beyond-5G i 6G, ajudant a satisfer les demandes en controlar les ones electromagnètiques entrants per millorar la propagació del senyal. La investigació se centra en tres cel·les unitàries diferents, anomenades en aquest informe model H, Ring i Wide Band (WB), estudiades en treballs anteriors i redissenyades i optimitzades per al rang de freqüència de 13-15 GHz. L'estudi analitza l'impacte de diferents paràmetres de disseny a cada model i compara el rendiment d'aquests models en termes de pèrdua de reflexió i canvi de fase del senyal entrant, que són crítics per fer una direcció de feix efectiva en els sistemes de comunicació. La tesi demostra que dos dels dissenys, el model H i Ring, compleixen amb els requisits necessaris per ser considerats com a dissenys prometedors, en mostrar pèrdues de reflexió per sota de -2,5 dB i rangs màxims de canvi de fase entre 250º i 270 º respectivament. A més, es modelen tres RIS complets diferents compostos per aquestes cel·les unitàries per avaluar-ne les capacitats de direcció del feix. Els resultats indiquen que la direcció del feix és reeixida amb tots dos models per a un rang de direcció de 0º a 45º, encara que el model H ofereix un millor rendiment general.
