Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Thesis:
Application of Metamaterial Structures in The Design, Analysis and Prototyping of Planar Antennas (En español: Aplicación de Estructuras Metamateriales en el Diseño, Análisis y Prototipado de Antenas Planas)
Year:2009
Research Areas
  • Processing and signal analysis
Information
Abstract
Con esta tesis "Aplicación de estructuras metamateriales en el diseño, análisis y prototipado de antenas planas" se pretende continuar con la línea de investigación sobre antenas planas, en la que el Grupo de Radiación de la Universidad Politécnica de Madrid tiene amplia experiencia. La experiencia adquirida en el diseño y análisis de antenas planas en el Grupo de Radiación, junto con la novedad y el interés que suscitan las nuevas estructuras periódicas artificiales llamadas metamateriales, permite abrir un campo de posibilidades en la mejora de las prestaciones de las antenas planas que se pretenden explorar con este trabajo. Se puede decir que el campo de los metamateriales aplicado a las antenas planas está aun en un período de investigación y de expansión donde se pueden realizar novedosas aportaciones. Partiendo de esta base, la idea fundamental que se ha perseguido con el trabajo que se ha realizado se centra en estudiar la potencial aplicación de estas novedosas estructuras a diseños de antenas planas, en línea con los intereses de investigación del Grupo de Radiación. Para llevar a cabo el desarrollo de la presente tesis doctoral se han seguido una serie de hitos que a continuación se enumeran, remarcando las aportaciones que se han logrado con este trabajo. En primer lugar, se ha realizado un profundo estudio bibliográfico dando una visión general sobre los metamateriales utilizados en esta tesis y de las diferentes aplicaciones de estas estructuras al campo de las antenas planas. En segundo lugar, se ha analizado el efecto de estructuras conductoras magnéticas artificiales (AMC) en antenas de ranuras en guía de placas paralelas en la banda de 12 GHz, tanto como sustitución de las paredes laterales como estructura de guiado en la guía de placas paralelas. Estos conceptos se ilustran en la tesis mediante dos posibles aplicaciones analizadas en detalle y validadas experimentalmente. Las paredes laterales con AMC permiten uniformizar la distribución de campo en el interior de la guía evitando la abrupta caída de campo en sus bordes. Las estructuras de guiado (AMC alternados con PEC) permiten marcar de manera eficiente el camino de propagación de ondas electromagnéticas de las distintas guías virtuales en la guía biplaca, forzando su propagación en una sola dirección y evitando efectos de acoplamientos indeseados entre ellas. Con ello se consigue generar un cortocircuito virtual que delimita perfectamente los modos TE10 adyacentes individuales. Se han denominado guías virtuales porque no tienen paredes físicas entre cada guía monomodo. Los resultados obtenidos son presentados en función de la distribución de campo para la propagación de onda, y en función de la e ciencia de apertura y de la directividad para las características de radiación de estas antenas. Se ha demostrado que permiten controlar, guiar y mejorar las características de propagación de ondas electromagnéticas y de radiación en este tipo de antenas, en particular el control de la excitación de las ranuras. Se ha analizado la viabilidad y las ventajas que ofrecen estas estructuras para este tipo de antenas. Estas estructuras representan un primer paso prometedor hacia la obtención de antenas planas de ranuras en guía biplaca con alta e ciencia y directividad. En tercer lugar, se ha propuesto una forma de excitación de las antenas planas de array de ranuras en guía de placas paralelas siguiendo la metodología tradicional de generación de un modo TEM en la apertura de la guía biplaca, utilizando una lente plana con estructuras en forma de seta como medio zurdo excitada por sonda coaxial. Con esta forma de alimentación se trata de reducir los efectos indeseados de rizado y pérdidas debido a las formas de excitación actuales (N elementos que actúan como excitadores que generan la alimentación) de las antenas planas de placas paralelas. Se ha presentado el diseño, análisis y caracterización de este método de excitación en la banda de 7.5 GHz para un prime
International
No
Type
Doctoral
Mark Rating
Sobresaliente cum laude
Date
27/02/2009
Participants
  • Autor: Jose Manuel Fernandez Gonzalez (UPM)
  • Director: Manuel Sierra Castañer (UPM)
Research Group, Departaments and Institutes related
  • Creador: Grupo de Investigación: Grupo de Radiación
  • Departamento: Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones
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