Diseño de antena slot alimentada por “gap waveguide” utilizando metasuperficie

Abstract

Debido al desarrollo de nuevas tecnologías inalámbricas la investigación en el campo de las bandas de alta frecuencia se ha incrementado ya que en estas bandas es donde el espectro se encuentra menos poblado y donde más velocidad de transmisión de datos se puede conseguir. Los problemas de interconexión, encapsulado y de montaje mecánico son los mayores inconvenientes del empleo de dichas tecnologías en aplicaciones comerciales. Este Trabajo Fin de Grado tiene el propósito de desarrollar un tipo de antena capaz de solventar estos problemas de fabricación. La estructura de diseño que se va a utilizar a lo largo del proyecto no solo soluciona ese tipo de problemas, sino que es una forma de diseño mucho más económica comparado con las estructuras que se suelen utilizar en este tipo de tecnologías. Mientras estructuras en guía de onda de diseños pasados realizaban su fabricación mediante un corte transversal en la estructura aprovechando que el campo en el punto medio de la estructura no se veía alterado por ese gap, nuestra estructura da la posibilidad de fabricarla mediante un corte longitudinal de la estructura, separando la capa superior del resto de la antena. Esto es posible debido a la configuración utilizada donde el campo ya no se escapa en el plano transversal mientras que en diseños pasados un corte de esta forma hubiese supuesto unas pérdidas inasumibles. La antena que se va a diseñar en este proyecto es una antena de ranura o slot, empleando una guía de onda de gap para su alimentación, a una frecuencia de 76.5 GHz y cubierta con un superestrato metamaterial. Este proyecto se realiza con el objetivo de ver el comportamiento de este tipo de diseños y meta-superficies en tan altas frecuencias. Reproduciremos el diseño de una antena en la banda Ku en EMPro, con el objetivo de optimizar ese diseño para posteriormente escalarlo a la banda W, donde se cubrirá la antena con un superestrato metamaterial para mejorar sus parámetros de radiación. Dicha metasuperficie también será optimizada para conseguir que se excite de la manera adecuada y que su unión con la antena sea la adecuada. Una vez realizada dicha optimización obtendremos el diseño final de este Trabajo Fin de Grado

Due to the development of new wireless technologies, research in the field of high frequency bands has increased that these bands are where the spectrum is less populated and it is where more data transmission speed can be achieved. Interconnection, encapsulated and mechanical mounting problems are the major drawbacks of the use of these technologies in commercial applications. This bachelor thesis has the purpose of developing a type of antenna capable of solving these manufacturing problems. The structure that will be used throughout the project do not only solve this type of problems, it is a cheaper design compared to the structures that are commonly used in this type of technology. While past designs are manufactured by a transverse cut at the halfway point of the structure because the field was not altered by this gap, our structure gives the possibility of making it through a longitudinal cut of the structure, separating the top layer from the rest of the antenna. This is possible because the configuration used in the project where the field does not escape in the transverse plane while in past designs a cut in this way would have supposed an unacceptable loss. The design in this project is a slot antenna, using a gap waveguide for feeding, at a frequency of 76.5 GHz and cover with a metamaterial superstrate. This project is carried out with the aim of seeing the behavior of this type of designs and meta-surfaces in high frequencies. We will reproduce the design of an antenna in the Ku band in EMPro, with the objective of optimizing that design and later scaling it to the W-band, where the antenna will be covered with a metamaterial superstrate to improve its radiation parameters. This meta-surface will also be optimized to get it to be excited in the right way and that its union with the antenna is the suitable one. Once this optimization is done, we will obtain the final design of this bachelor thesis