5. Prototipado y medidas en una guía de placas paralelas
6.3. Lente zurda alimentando la antena de array de ranuras de placas paralelas
El último paso del proyecto debería ser medir en cámara anecoica todos los parámetros característicos de la antena de array de ranuras alimentada por la lente zurda a 7.5 GHz para corroborar que se cumple la teoría en el prototipo construido. Pero por cuestiones de tiempo, sobretodo debidas al hecho de que una antena de array de ranuras a 12 GHz ya existía cuando este proyecto se inició pero no a 7.5 GHz, con lo que hay que diseñarla por completo y construirla, no se han podido incluir dichos resultados, aunque la intención es la de realizarlos al nalizar este proyecto.
En la gura 6.5 puede verse un esquema de la antena de array ranuras y de la lente zurda en el interior de la guía de placas paralelas.
Capítulo 7
Conclusiones y líneas futuras
Con este proyecto se ha demostrado que es posible utilizar una lente zurda parabólica para alimentar antenas de ranuras de placas paralelas, mejorando la uniformidad del campo, hasta obtener un rizado inferior a los 5 dB, cuando con otros tipos de alimentaciones existentes el rizado está por encima de los 10 dB. De forma que se consigue mejorar así la eciencia de radiación de la antena.
Se ha utilizado para conformar la lente zurda la conocida estructura en forma de seta, y se ha desarro- llado un método de diseño de su celda unidad basádo en su diagrama de dispersión y en el conocimiento de como afecta al mismo cada uno de sus parámetros geométricos. Para ello, tras validar que es posible extraer el diagrama de dispersión de la celda unidad utilizando simuladores de onda completa, se han realizado diversos estudios paramétricos que van a permitir diseñar una celda unidad que funcione como medio zurdo a la frecuencia deseada. Además, se han establecido las limitaciones en frecuencia de este tipo de estructuras. A frecuencias altas se necesita tecnología de mucha precisión para poder construir la lente zurda, a bajas frecuencias existe una mayor exibilidad en el diseño para poder ajustar los parámetros geométricos a las necesidades. Así, se han llegado a diseñar dos celdas unidad que funcionan, según su diagrama de dispersión y sus grácas de índices de refracción, como medio zurdo a 12 y 7.5 GHz.
Las ventajas de una lente plana construida con la estructura en forma de seta son su bajo coste y la facilidad de fabricación mediante tecnología planar. Además, este tipo de lentes tienen unas dimensiones menores comparadas con lentes convencionales y es posible igualar las densidades electromagnéticas entre un medio zurdo y un medio diestro, de forma que la lente parabólica no tenga reexiones en la interfaz entre ambos medios.
Para validar que las celdas a 12 y 7.5 GHz pueden conformar una lente zurda que transforme una onda cilíndrica, excitada desde el foco de la parábola, en una onda plana, por efecto de la refracción negativa, en el interior de una guía de placas paralelas, se han utilizado simuladores de onda completa y se ha dividido el problema en dos casos. El primero, el caso ideal, donde la lente zurda es una lente homogénea con un índice de refracción negativo que se enfrenta a un medio convencional cuya permitividad asegura que se cumple la condición de densidades electromagnéticas equivalentes. Así, ambos medios estarán adaptados y la onda pasará del medio zurdo al diestro sin reexión alguna. En el segundo caso, el caso real, la lente está conformada por la estructura en forma de seta y se enfrenta a un medio convencional que igualmente cumple la condición de densidades electromagnéticas equivalentes. De esta forma se han simulado diferentes casos de las lentes a 12 y 7.5 GHz. En ambos casos las simulaciones de los casos ideales demuestran que es posible mejorar la uniformidad del campo respecto a otras formas de alimentación de este tipo de antenas, sin embargo en los casos reales se obtienen resultados erróneos. Y lo son, porque el simulador utilizado para los casos reales no es capaz de mallar correctamente una estructura tan compleja como es la lente formada por las setas, por lo que se considera que no son válidos estos resultados.
Para conrmar que las hipótesis planteadas son ciertas, se ha construido la lente zurda a 7.5 GHz y se van a relizar dos tipos de medidas. La primera es medir el campo eléctrico en el interior de una guía de placas paralelas alimentada por dicha lente. La segunda se trata de medir los parámetros característicos de la antena de array de ranuras, que es necesario diseñar y construir, en cámara anecoica, como el
diagrama de dispersión y su eciencia. Los resultados de las medidas permitirán validar las simulaciones realizadas.
Como líneas fututras, principalmente lo primero que hay que pensar es en diseñar la antena de ranuras a 7.5 GHz, lo cual tiene una cierta complejidad, y medir sus parámetros característicos en cámara anecóica, para demostrar de manera inequívoca que mejora la eciencia de radiación de la antena si ésta se alimenta utilizando la lente zurda que sabemos funciona a esa frecuencia. Además, de forma paralela, se realizarán las medidas del campo eléctrico en el interior de la guía de placas paralelas alimentada por la lente zurda. Como segunda propuesta, se puede mejorar el método de caracterización y diseño de la celda unidad de la estructura en forma de seta, de manera que se desarrolle un modelo matemático basado en su equivalente de parámetros concentrados y en la relación que estos tienen con las características geométricas de la celda y con su diagrama de dispersión.
Y como tercera vía de investigación, se proponer utilizar una doble capa de parches para la lente zurda, de forma que se pudiera conseguir una lente a 12 GHz cuyas dimensiones fuese posible construirlas mediante la tecnología habitual de circuitos impresos y que diese mayor exibilidad al diseño de la celda unidad de la estructura en forma de seta, consiguiendo además aumentar el ancho de banda donde la lente se comporta como medio zurdo.