A Broadband Cavity-Backed Slot for Series-Fed Arrays

Autor: Hernández Escobar, Alberto
Přispěvatelé: Abdo Sánchez, Elena, Camacho-Peñalosa, Carlos, Ingeniería de Comunicaciones
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: RIUMA. Repositorio Institucional de la Universidad de Málaga
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Popis: El objetivo principal de esta tesis consiste en aplicar la técnica de adaptación de las ranuras en microstrip al CBS. Además, para hacer esto, ha sido necesario ampliar la comprensión y el conocimiento de la física que hay detrás de estas ranuras, más complejas. Para comprender completamente el mecanismo de radiación del CBS y poder desarrollar un circuito equivalente de línea de transmisión, se ha estudiado y caracterizado el modo slot de una guíaonda rectangular. Se ha propuesto un método muy robusto y preciso para obtener la constante de propagación del modo slot. El método consiste en simular o medir ranuras de diferentes longitudes para obtener resultados en banda súper ancha. Se ha diseñado, fabricado y medido una estructura específica para aplicar el método a este modo. También se ha propuesto un circuito equivalente completo pero simple para un CBS alimentado por strip. El componente principal del circuito equivalente es una línea de transmisión con constante de propagación e impedancia característica las del modo slot de la guía. La precisión del circuito equivalente se verificó con éxito mediante simulación y medida. Después, se estudió un método de mejora del ancho de banda para el CBS. El método es una aplicación directa del 'strip-slot complementario' a esta estructura. Se ha proporcionado un estudio teórico de la estructura que separa los modos par e impar y un circuito equivalente de sencillo basado en la red en celosía. Se han fabricado y medido dos prototipos en distintas configuraciones de fabricación. La principal ventaja sobre el 'strip-slot complementario' es que su diagrama de radiación es unidireccional. Se han simulado otros dos diseños para encontrar modificaciones que aumenten el ancho de banda del elemento radiante. Uno de ellos, la ranura en 'bow-tie', fue diseñado para la banda de milimétricas con resultados prometedores para construir arrays a 60 GHz o más. Finalmente, se ha utilizado el elemento radiante en dos arquitecturas de arrays. El primero ha sido un array lineal de onda progresiva construido cargando la strip con varios CBS de banda ancha iguales. Se ha logrado un escaneo en frecuencia del único haz desde atrás hacia adelante. La medición de un prototipo verificó lo que predecía la teoría de diseño de arrays de onda progresiva. La segunda arquitectura que se ha utilizado es el array log-periódico. Los tamaños de las ranuras y cavidades siguen una progresión logarítmica, mientras que los stubs se diseñaron para optimizar la adaptación de impedancia. Este sencillo diseño ha obtenido un coeficiente de reflexión muy bajo en un ancho de banda amplio. Los resultados fueron nuevamente verificados mediante medidas. A pesar de que el diseño de antenas en el contexto de los sistemas de comunicaciones es uno de los desafíos más clásicos en la ingeniería de telecomunicación, las antenas para nuevas aplicaciones y servicios de reciente aparición pueden requerir especial atención en su desarrollo o investigación adicional. Estas funcionalidades mejoradas pueden incluir ancho de banda amplio, alta eficiencia, alta directividad, tamaño pequeño, bajo coste y fácil integración. Las ranuras radiantes han sido tradicionalmente buenas candidatas para diseñar antenas pequeñas de alto rendimiento debido a sus muchas ventajas. Sin embargo, aunque el ancho de banda de estos radiadores es suficiente para aplicaciones de banda estrecha, podrá ser insuficiente para sistemas más exigentes y de alta tasa de bits. Las técnicas habituales para ampliar su ancho de banda suelen presentar serios inconvenientes. Previamente, se propuso un nuevo método para aumentar el ancho de banda de las ranuras alimentadas por microstrip. El método consiste en añadir un strip en la línea de alimentación que anula por completo la resonancia de la ranura. Las ranuras alimentadas por microstrips, sin embargo, radian hacia ambas mitades del espacio, ya que consisten en una ranura impresa en un solo plano conductor. Una solución alternativa es el uso de una ranura sobre una cavidad (CBS). Estas ranuras están impresas en la superficie de una cavidad cerrada en lugar de en un plano de tierra de una sola capa. Su radiación es unidireccional porque la cavidad bloquea la radiación hacia una mitad del espacio. A pesar de esto, sus análisis previos no proporcionaron comprensión física sobre cómo funciona el elemento radiante, y sus ecuaciones de diseño eran demasiado complejas para su uso práctico o la elaboración de un circuito equivalente. Por supuesto, el problema del ancho de banda no se había resuelto para los CBS.
Databáze: OpenAIRE
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