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Diseño y caracterización de un array de antenas en tecnología plana para comunicaciones por satélite en la banda de 7.25-8.4 GHz con polarización circular

Las comunicaciones vía satélite supusieron un importante cambio en el mundo de la tecnología, ofreciendo nuevas oportunidades y servicios a una población cada vez más necesitada de comunicación. Los satélites se han utilizado en el ámbito de la defensa de forma extensa por los ejércitos de gran número de países del mundo desde su aparición en el año 1957. Las aplicaciones de los satélites militares cubren distintas áreas como son el reconocimiento basado en imágenes, sistemas de navegación y comunicaciones por satélite sobre el terreno. Uno de los dispositivos más populares utilizados para esta última aplicación es el manpack, un terminal de radio portátil que brinda de conectividad a los soldados allí donde están desplegados. En este proyecto se presenta el diseño de dos agrupaciones de antenas circularmente polarizadas con tecnología plana para aplicaciones en la banda X (7.25-8.4 GHz), banda de funcionamiento de los dispositivos manpack. En este trabajo se propone una solución de pequeñas dimensiones, bajo peso, modular y portable. La tecnología plana se emplea habitualmente en diseños que requieran un reducido ancho de banda. En este caso las especificaciones a cumplir requieren de un ancho de banda elevado, un 14,7%, por lo que los diseños presentados suponen un reto, no sólo desde el punto de vista de las antenas que forman la agrupación, sino también desde el punto de vista de la red de alimentación necesaria. Las especificaciones objetivo son: directividad de 26 dBi, relación axial (RHCP y LHCP) menor de 1.4 dB y tamaño del array inferior a 40x40 cm. Los dispositivos finales propuestos disponen de dos puertos, uno mediante el cual se polarizan circularmente a izquierdas, y otro para la polarización circular a derechas.

Satellite communications represented major changes in the world of technology, offering new services and opportunities to a population increasingly in need of communication. Satellites have been used in the field of defense widespreadly by the armies of many countries in the world since its appearance in 1957. The applications of military satellites cover different areas such as image-based recognition, navigation systems and satellite communications in the battlefield. One of the most popular devices used for this last application is the manpack, a portable radio terminal which provides connectivity to soldiers wherever they are deployed. This project presents the design of dual circularly polarized antenna arrays with planar technology for applications in the X band (7.25-8.4 GHz), operating band of manpack devices. A smaller, lighter, modular and portable solution for manpack equipment has been proposed in the case of study. Planar technology is commonly used in designs that require a narrow bandwidth. In this case, the specifications to be complied require a wide bandwidth (14.7%), so the design implies a huge challenge, not only for the antenna array to be designed, but also for the complex beam forming network needed. The typical manpack’s requeriments to be fulfilled by the device are: directivity of 26 dBi, axial ratio (RHCP and LHCP) less than 1.4 dB and maximum size of 40x40 cm. The antenna was designed to present dual circular polarization for transmission (Tx) and reception (Rx) bands.