Diseño y caracterización de un array de antenas en tecnología plana en la banda X con polarización circular

Abstract

Uno de los retos más comunes de la ingeniería es la de poder diseñar soluciones económicas y sencillas. En los últimos años se están desarrollando las comunicaciones por satélite empleando servicios modernos y robustos. Uno de estos dispositivos son los manpack, un dispositivo integrado en una mochila fácil de transportar. Suelen usarse en aplicaciones militares para poder rastrear la banda radar y determinar la posición del enemigo o comunicarse mediante satélites. Estos dispositivos están compuestos por antenas que emplean tecnología plana gracias a su flexibilidad de forma y su facilidad de integrarse para formar agrupaciones de antenas que mejoren sus prestaciones. Operan en la banda X (7.25-8.4 GHz) y además deben cumplir especificaciones típicas del sector como son una directividad de 26 dBi, un ancho de banda de un 14.7 % y polarización circular con una relación axial de 1.4 dB, sin que el tamaño del array supere los 40 cm de diámetro. El objetivo principal de este proyecto es el diseño de un array de antenas que cumplan con estas especificaciones. Una de las limitaciones más importantes de las antenas parche es su estrecho ancho de banda. Además, para alcanzar la directividad requerirá, será necesario recurrir a configuraciones en array de antenas. En este proyecto se presenta un diseño que cumple con todos los requerimientos de radiación. Se mostrará paso a paso el proceso llevado a cabo para cumplir con las especificaciones del diseño.

One of the most common engineering challenges is to design simple and economical solutions. In recent years, satellite communications are being developed using modern and robust services. One of these devices are Man-Packs, a device integrated in a backpack in order to be easy to transport. They are often used in military applications to track the radar band and determine the enemy’s position or to communicate with satellites. These devices are composed of patch antennas due to their flexibility in the form or size and their ease of integration in an antenna array configuration so that their performance is improved. They operate in the X band (7.25-8.4 GHz) and must meet the typical specifications of the sector, such as a 26 dBi directivity, a 14.7 % bandwidth and a circular polarization with an axial ratio below 1.4 dB, without the size of the array exceeding 40 cm in diameter. The aim of this project is the design of a device able to comply with these specifications. One of the most important limitations of patch antennas is their narrow bandwidth. Also, in order to achieve the directivity specification, it will be necessary to implement array configurations of antennas. A design which fulfils all the radiation requeriments is presented in the project. The process carried out to comply with the design specifications are shown step by step.