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Dual band dual circular polarization Gap Waveguide based Antenna Design

A lo largo de los últimos años los diseños de antenas basados en la tecnología Gap Waveguide han ganado popularidad en la banda de frecuencias milimétricas. Las características como la no necesidad de contacto metálico o su sencilla fabricación con técnicas de fresado hacen que Gap Waveguide se haya convertido en una tecnología ideal para los nuevos diseños en esta banda. Uno de los retos que enfrentamos en esta banda frecuencial es el diseño de antenas capaces de operar en grandes anchos de banda, con polarización circular y manteniendo diseños compactos. En la literatura podemos encontrar diseños capaces de operar en estas frecuencias con amplios anchos de banda e incluso con polarización circular dual, pero muchos de ellos se encuentran realizados con antenas de bocina, resultando en diseños de grandes dimensiones. Las antenas diseñadas en la tecnología GW prometen ser diseños más compactos al poder realizarse, algunos de ellos, en únicamente dos capas. Los avances en esta tecnología han permitido que hoy encontremos diseños de alta ganancia, compactos, con polarización circular e incluso con operación en doble banda. En los últimos meses la generación de polarización circular dual en esta tecnología ha centrado el foco de la comunidad científica. En este trabajo hemos decidido ir un paso más allá y buscar el diseño de una antena con polarización circular dual y operación en doble banda. En este trabajo se presenta el diseño de una antena basada en la tecnología Gap Waveguide. Esta antena, diseñada utilizando la guía Ridge Gap Waveguide, consta de tres capas. El diseño es capaz de trabajar en dos bandas de frecuencia diferentes, entre 37.5 y 42.5 GHz y entre 48 y 52.4 GHz, presentando un parámetro S11 por debajo de -10 dB. Además, lo hace con polarización circular dual, siendo un sentido de rotación para cada una de las bandas y presentando un Axial Ratio inferior a 3 dB.

Over the last few years Gap Waveguide based antenna designs have gained popularity at the millimeter waves frequency band. Features such us unnecessary metallic contact or its simple manufacturing with milling techniques make Gap Waveguide an ideal technology for new designs at this band. One of the challenges we face in this frequency band is the design of antennas capable of operating in wide bandwidths and with circular polarization while maintaining compact designs. In the literature we can find designs capable of operating at these frequencies with large bandwidths and even with dual circular polarization, but many of them are made with horn antennas, resulting in designs of large dimensions. GW based antenna designs promise to be more compact as some of them can be realised in only two layers. Advances in this technology have led to high gain, compact, circularly polarized and even dual band designs. In recent months, the generation of dual circular polarization in this technology has been the main focus of the scientific community. In this work we have decided to go one step further trying to achieve a design operating in dual band with dual circular polarization. In this work an antenna design using Gap Waveguide technology is presented. The antenna, which is designed using guide Ridge Gap Waveguide, consists of three different layers. The design is capable of working in two different frequency bands, between 37.5 and 42.5 GHz and between 48 y 52.4 GHz, achieving an S11 parameter below -10 dB. Moreover, it does it with dual circular polarization, being one direction of rotation for each band and achieving an Axial Ratio below 3 dB.