Tesis:
Contribución a las técnicas de medida de arrays planos de gran tamaño.
- Autor: MARTIN JIMENEZ, Fernando
- Título: Contribución a las técnicas de medida de arrays planos de gran tamaño.
- Fecha: 2009
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION
- Departamentos: SEÑALES, SISTEMAS Y RADIOCOMUNICACIONES
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: SIERRA CASTAÑER, Manuel
- Resumen: En las últimas décadas la aplicación de phased arrays como antenas de diferentes sistemas de radiocomunicaciones ha experimentado un muy considerable auge, paralelo al de las capacidades y técnicas de procesado que permiten exprimir al máximo sus posibilidades. Una de estas aplicaciones es la de sistemas Radar. Una de las bandas de frecuencia más utilizadas para aplicaciones Radar de control y seguimiento de aeronaves es la banda L, donde las características de propagación son especialmente adecuadas y la generación de potencia es más asequible que en frecuencias más altas. Sin embargo, lograr elevadas ganancias de antena en esta banda requiere recurrir a grandes tamaños de apertura. Además, estas aplicaciones necesitan de muy bajos lóbulos laterales y apuntamientos muy precisos, siendo necesario conocer perfectamente las características de radiación para poder establecer las del sistema Radar completo. De esta manera la medida de antena se convierte en imprescindible. El proceso de medida de tan grandes antenas presenta un gran desafío. Ya no sólo porque imposibilitan tanto el uso de cámaras anecoicas como de campos lejanos, sino por las estrictas especificaciones de diseño que se deben verificar y el tiempo y la mecánica necesarios para realizarlo. A lo largo de esta Tesis Doctoral se ha pretendido dar respuesta a este desafío. En concreto, se ha enfrentado la medida de arrays planos con distribución de alimentación separada y de hasta 12x10 m compuestos por arrays lineales (filas) apilados verticalmente. Para ello se presentan dos nuevos sistemas de medida de antenas. El primero, un sistema lineal de medida basado en un cajón semianecoico, permite medir las filas de la antena mediante la adquisición del campo radiado por cada uno de sus elementos. El campo lejano se obtiene luego en el plano de la antena y con él se caracteriza el de la antena completa en acimut. El sistema se halla funcionando a plena satisfacción y forma ya parte del proceso de Aseguramiento de la Calidad del producto. El segundo es un sistema outdoor de campo próximo cilíndrico, capaz de realizar la medida de la antena plana completa. Se declara heredero del realizado en su día por la Universidad Politécnica de Cataluña, del cual tomó algunas ideas para actualizarlas y mejorarlas gracias a la capacidades derivadas del avance de la técnica, como es el nuevo sistema láser que asegura autónomamente la verticalidad del movimiento de la sonda a lo largo de la torre. Pero además presenta toda una serie de nuevos elementos y técnicas de temporización y corrección de derivas que permiten medir hasta 4 diagramas independientes a la vez. Como el anterior, se halla funcionando a pleno rendimiento y ha sido utilizado en varias campañas de medida. Con todo, y a pesar del eminente enfoque aplicado de esta Tesis Doctoral, la respuesta al mencionado desafío no ha pretendido quedarse en el diseño y construcción de estos sistemas, sino que se ha buscado ir más allá tanto en su optimización como en su uso para el avance en el desarrollo de nuevas técnicas de medida, montaje y diagnóstico de estas grandes antenas. Así, para el caso del sistema lineal se ha diseñado una nueva técnica matricial que permite de manera sencilla eliminar las contribuciones no deseadas de los elementos adyacentes a uno bajo medida. Además, se han utilizado sus resultados para diseñar una técnica de optimización de su diagrama de radiación en función de la distribución de las filas en el plano. Para ello, se ha hecho uso de Algoritmos Genéticos, que permiten extender la optimización a todos los parámetros que se deseen, tanto en Transmisión como en Recepción, y teniendo en consideración frecuencias y apuntamientos varios. En cuanto al sistema cilíndrico, la separación de alimentaciones del plano ha servido como concepto base al desarrollo de técnicas rápidas de medida de los cortes principales del diagrama de radiación, representando una marcada reducción del tiempo necesario para la caracterización completa de la antena. Pero aún más allá, el sistema ha sido utilizado para el estudio de sencillas técnicas de diagnóstico de errores en la antena, mediante la medida individual de cada una de las filas y el cálculo de la desviación frente a los valores esperados. Por último, el sistema de medida cilíndrico ha sido usado como plataforma de aplicación de nuevas técnicas de eliminación de reflexiones y contribuciones no deseadas. Se han caracterizado las posibles reflexiones existentes y su efecto sobre la medida, y con posterioridad procedido a su eliminación mediante algoritmos de descomposición en espectro de ondas planas, extracción de fuentes y supresión de aquellas no reales.