Planar reconfigurable antennas for satellite communications

Resumen

Esta tesis ha sido realizada en el Grupo de Radiación del departamento Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones de la ETSI de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Madrid. El titulo de la tesis es “Antenas Planas Reconfigurables para Comunicaciones por Satélite. Ha sido desarrollada por José Manuel Inclán Alonso, Ingeniero de Telecomunicación Msc. , bajo la supervisión del profesor Manuel Sierra Pérez. Tradicionalmente las antenas más usadas en sistemas de comunicaciones por satélite son reflectores parabólicos. Actualmente hay una necesidad de nuevos sistemas con menor perfil y para ser usados en movimiento. Por estas razones, hay una necesidad de nuevas antenas y tecnologías planas que permitan reconfiguración electrónica en frecuencias superiores a las actuales. Las comunicaciones por satélite en movimiento (SATCOM) también requieren sistemas más baratos para poder ser usados por el público en general. Por otro lado, las frecuencias usadas en satélites se están incrementando. La última banda en ser ocupada por comunicaciones por satélite es la banda ka (20-30 GHz) y se espera que las frecuencias usadas se incrementen aún más en el futuro. Por consiguiente, tres nuevas tecnologías son estudiadas en esta tesis. La primera tecnología es la línea triplaca suspendida apantallada. Esta tecnología ha sido estudiada en el pasado pero en bandas de frecuencia más bajas. En esta tesis se propone una antena en banda X (8 GHz) usando esta tecnología. También se propone un nuevo diseño de desfasador para apuntar electrónicamente la antena. El objetivo de este desfasador es tener un dispositivo barato de tamaño pequeño. La segunda tecnología estudiada en la guía integrada en substrato (SIW). Esta tecnología consiste en imitar la tecnología de guiaonda en un circuito impreso. De esta forma, las pérdidas son menores que en otras tecnología´ıas impresas y la fabricación es m´as sencilla que la guiaonda tradicional. En esta tesis se diseñan dos antenas usando esta tecnología. La primera es una antena en la banda ku (12 GHz) con un ancho de banda bajo. La segunda se ha diseñado en la banda ka superior (30 GHz) y tiene un mayor ancho de banda (2 GHz). La tercera tecnología estudiada en esta tesis es la guiaonda con gap. Esta tecnología tiene incluso menores pérdidas que la tecnología SIW aunque el tamaño de los componentes diseñados en esta tecnología es mayor. Es una tecnología muy apropiada para bandas de frecuencia altas (incluso mayores a la banda ka). En esta tesis se desarrolla una pequeña antena usando esta tecnología. La antena combina el diseño tradicional con guiaonda con gap con la tecnología de fabricación de circuitos impresos, obteniendo un buen comportamiento con un precio menor. Finalmente, esta tesis también muestra el diseño de una antena tradicional pero para una nueva aplicación. La antena tradicional es un phased array con un diagrama conformado en uno de los planos. La aplicación novedosa es la comunicación a larga distancia con un vehículo aéreo no tripulado (UAV).