Diseño y caracterización de antena MTS en tecnología plana para frecuencias milimétricas

Abstract

Hoy en día, la industria espacial busca optimizar al máximo las prestaciones de todo tipo de componente que formen parte de los satélites. Algunas de las tecnologías por las que compañías espaciales han mostrado interés, y que provee soluciones para la optimización de antenas de comunicaciones, son las basadas en la tecnología de metasuperficies y metamateriales, como los prototipos diseñados en [1]. Estos prototipos dan soluciones más ligeras y de menor volumen que las antenas convencionales utilizadas hasta el momento, por lo que, es una manera de ahorro tanto en la fase de construcción del satélite, como en la fase de lanzamiento, ya que, debido a su ligereza, reduce considerablemente el coste de este último. Uno de estos dos prototipos se ha diseñado en base a tecnologías de metasuperficies (estructuras artificiales diseñadas para presentar características que no se encuentran en la naturaleza). Este prototipo es una antena ultra fina basada en metasuperficie (MTS), compuesta por un sustrato dieléctrico con una permitividad relativa determinada, un plano de masa metálico y un conjunto de pequeños parches metálicos impresos sobre el dieléctrico. Este diseño inédito muestra una antena de metasuperficie innovadora capaz de proveer diagramas de radiación con polarización circular tanto a derechas como a izquierdas, garantizando así comunicaciones robustas y versátiles entre satélites y las estaciones terrestres [1]. Este proyecto tiene como principal objetivo el diseño y simulación de una antena MTS a una frecuencia de 75 GHz, utilizando diversas implementaciones de pixeles para la obtención de la polarización circular, además de la variación del número de pixeles que la forman.

Nowadays, the space industry seeks to optimize the performance of all types of components that are part of the satellites. Some of this technologies for which space companies have shown interest, provide solutions for the optimization of communication antennas, are those based on the technologies of metasurfaces and metamaterials, such as prototypes designed in [1]. These prototypes provide lighter and lower volume solutions than conventional antennas used do far, so, it is a way of saving both I the construction phase of the satellite, as in the launch phase, because, due to its lightness, considerably reduces the cost of the latter. One of these prototypes has been designed based on metasurface technologies (artificial structures designed to present characteristics that are not found in nature). This prototype is an ultra-thin antenna based on metasurface (MTS), composed of a dielectric substrate with a certain relative permittivity, a plane of mass and a set of small metallic patches printed on the dielectric. This new design shows an innovative metasurface capable of providing circular polarization radiation diagrams both right and left, thus guaranteeing robust and versatile communications between satellites and terrestrial stations [1]. The main objective of this project is the design and simulation of an MTS antenna at a frequency of 75 GHz, using different implementations of pixels to obtain circular polarization, in addition to the variation of the number of pixels that form it