DISEÑO Y FABRICACIÓN DE ANTENAS MONOPOLO SINTONIZABLES PARA APLICACIONES DE POTENCIA EN LAS BANDAS ISM

Abstract

[ES] El panorama industrial actual demanda cada vez más energía, lo que implica la importancia de investigar y desarrollar tecnologías capaces de aprovechar al máximo la energía suministrada, es decir, que sean eficientes y no generen residuos. La energía de microondas ocupa una posición importante en este contexto. A nivel de laboratorio se ha logrado el uso de dicha energía de microondas en numerosas aplicaciones como puede ser síntesis, calentamiento y secado, obteniendo alta eficiencia y sin producir emisiones. Sin embargo, su implementación a nivel industrial tiene un ritmo mucho más tardío. Actualmente hay empresas dedicadas a investigar y desarrollar soluciones industriales mediante aplicaciones de calentamiento haciendo uso de las microondas. Estos procesos de calentamiento por microondas son típicamente alimentados mediante magnetrones tanto en hornos microondas industriales como comerciales. Con los numerosos avances en la tecnología de semiconductores de los últimos años, las técnicas de calentamiento por microondas han evolucionado en cuanto a eficiencia, estabilidad y manejo de las propiedades de la señal se refiere, gracias a los generadores de estado sólido. El hecho de incluir generadores de RF de estado sólido en los sistemas de calentamiento por microondas abre la puerta a estudiar e indagar en diferentes diseños, como es la integración de antenas típicamente usadas para aplicaciones de espacio libre, y utilizarlas como puerto de transmisión de la onda en la cavidad. Además, de existir la posibilidad de introducir varias de ellas formando un array de antenas. Actualmente, la empresa Microbiotech S.L estudia y se desenvuelve en proyectos con estos nuevos sistemas, e investiga con diferentes antenas para transmitir energía al producto a calentar. Bajo esta situación se presenta el desarrollo y diseño de unas nuevas antenas monopolo con capacidad de sintonización en la banda ISM. Dichas antenas disponen de un grado de libertad que permite corregir o mejorar la adaptación del sistema cuando este es afectado por el entorno de la cavidad y la geometría o propiedades de la carga. Este diseño de antena nos puede aportar sistemas con mayor capacidad de calibración, calidad y fluidez a la hora de realizar procesos industriales de calentamiento por microondas.

[EN] The current industry landscape demands more energy every time, this implies the importance of researching and developing technologies which can exploit the maximum supplied energy, that is to say, that are efficient and don¿t generate waste. Microwave energy is important in this context. At the laboratory level, the use of microwave energy has been achieved in numerous applications such as synthesis, heating and drying, obtaining high efficiency and without producing emissions. Nevertheless, their implementation at the industry level has a slower pace. Now, there are businesses dedicated to researching and developing industrial solutions through heating applications using microwaves. These microwave heating processes are typically powered by magnetrons in both industrial and commercial microwave ovens. With the many advances in semiconductor technology in recent years, microwave heating techniques have evolved in terms of efficiency, stability, and handling of signal properties, thanks to solid-state generators. The fact of including solid-state RF generators in microwave heating systems opens the door to studying and researching different designs, such as the integration of antennas typically used for applications of free space and use them as transmission wave ports in the cavity. Also exist the possibility of introducing more of them forming an antenna array. Nowadays, the company Microbiotech S.L studies and develops in projects with these kind of new systems, and researching with different antennas to transmit energy to the product. Under this situation we work in the development and design of a new monopole antennas capable of tuning in the ISM band. These antennas can correct or improve the adaptation of the system when it is affected by the environment of the cavity and the geometry or load properties. This antenna design can bring us more capable systems calibration, quality, and fluidity when we make industrial microwave heating processes.