Tesis:
Aportación al diseño de antenas planas sobre guías de placas paralelas.
- Autor: MASA CAMPOS, José Luis
- Título: Aportación al diseño de antenas planas sobre guías de placas paralelas.
- Fecha: 2006
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION
- Departamentos: SEÑALES, SISTEMAS Y RADIOCOMUNICACIONES
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: SIERRA PÉREZ, Manuel
- Resumen: Las antenas planas constituyen una excelente alternativa en aquellos sistemas en los que se requiere una alta ganancia y eficiencia. Su bajo coste de fabricación y su topología plana, las hacen ideales para aplicaciones en las que se lleva a cabo una integración con los elementos de recepción o transmisión del sistema. Esta tesis doctoral supone una continuación en la labor investigadora orientada a este tipo de antenas con ranuras como elementos radiantes, y que se ha venido desarrollando en el Grupo de Radiación desde principios de los años 90. La presente tesis doctoral intenta abrir el espectro de aplicación a otros tipos de elementos radiantes, en concreto parches microstrip. Como estructuras de acoplamiento de la guía de distribución a los parches, se han venido empleando hasta el momento pinchos coaxiales. Estos, parten del elemento radiante, y se introducen dentro de la guía una longitud variable según la potencia a acoplar. Esta alternativa es costosa de fabricar. Por ello, la principal aportación de esta tesis doctoral estriba en la inclusión de líneas horizontales microstrip de acoplamiento interiores a la guía. Dichas líneas se graban en un sustrato multicapa que, al mismo tiempo, aloja a los parches radiantes. La conexión entre líneas y parches se realiza a través de taladros metalizados de igual longitud. Mediante la variación de los parámetros físicos de las líneas, se es capaz de obtener una determinada distribución de alimentación. Esta solución es más fácilmente fabricable y es más versátil a la hora del proceso de diseño. Se han desarrollado otras aplicaciones con este sistema de acoplamiento, tales como: arrays planos de parches sobre guías paralelas, así como sobre agrupación de guías rectangulares. En concreto, se han desarrollado nuevos métodos de excitación para la guía de placas paralelas, abandonando la generación de una onda TEM dentro de la misma. Por el contrario, se ha implementado de manera novedosa la excitación de un modo TEN0, en el que las líneas horizontales microstrip de acoplamiento se sitúan en los máximos de campo. Con ello se consigue reducir la caída en el nivel de acoplamiento para los elementos radiantes situados en los extremos. Para el caso de agrupaciones de parches sobre guías radiales, prácticamente todos los diseños presentes en el estado del arte han sido de polarización circular. Ello es debido a que, en polarización lineal los parches deben estar situados a una separación radial de una longitud de onda para alimentarse en fase. Esto conlleva la generación de lóbulos de difracción y una pobre reflexión a la entrada de la antena. Por tanto, dos son las aportaciones que se recogen en este trabajo. En primer lugar, se incluyen líneas de compensación de fase de alimentación que permitan una disposición libre de los elementos radiantes. Por otro lado, se incluye un método de compensación de las reflexiones generadas en el interior de la guía, que resuelven el problema de las pérdidas de retorno a la entrada. Igualmente, tal y como se recogía en las líneas futuras de investigación de la Tesis Doctoral de Manuel Sierra Castañer, se ha realizado una aplicación de este tipo de antenas en la banda de milimétricas. Para ello, se han utilizado todos los conceptos novedosos anteriores en una antena de diagrama monopulso en horizontal y cosecante en vertical. La red de alimentación se forma por una agrupación de guías rectangulares, acopladas a los parches radiantes a través de las líneas horizontales microstrip. Por último, se ha desarrollado un modelo de caracterización de agrupaciones de antenas. Dicho modelo permite analizar y diseñar teniendo en cuenta los efectos de acoplamiento existentes entre los elementos radiantes, y dentro de la red de distribución. Utiliza la medida de los diagramas de radiación activos de los elementos radiantes para caracterizar el acoplamiento en radiación. Igualmente, emplea los parámetros S de la agrupación radiante y de la red de alimentación, obtenidos bien por simulación o por medida. Además, permite compensar dichos efectos en el proceso de diseño. Todos los aspectos novedosos aquí presentados, han sido probados con la fabricación de varios prototipos. La tesis doctoral es eminentemente práctica, con utilización de softwares comerciales de análisis electromagnético. El trabajo desarrollado aporta soluciones que permiten mayor versatilidad en el diseño de este tipo de antenas. Así mismo, abre nuevas vías de investigación orientadas a la mejora de los resultados obtenidos. En ese sentido, se está trabajando en la inclusión de materiales EBG dentro de las guías de alimentación, para mejorar el campo excitado en su interior.