Desarrollo de un híbrido en cuadratura de alta potencia para aplicaciones espaciales

Abstract

[ES] Los acopladores híbridos en cuadratura son componentes esenciales para el diseño de redes de alimentación en antenas con polarización circular dual. Especialmente, las antenas desplegables de gran tamaño que operan en la banda HF/VHF pueden utilizarse para aplicaciones de teledetección como el radar de sondeo, donde se requieren redes de alimentación RF compactas que ofrezcan bajas pérdidas, alta capacidad de manejo de potencia y requisitos estrictos de desequilibrio de amplitud y fase. Aunque las implementaciones distribuidas clásicas basadas en secciones de línea de transmisión conmensuradas son ampliamente utilizadas en frecuencias de microondas, estas no pueden traducirse directamente a frecuencias más bajas debido a su gran tamaño eléctrico. Los circuitos con elementos concentrados pueden emplearse para producir implementaciones más compactas.

El presente TFM tiene por objeto diseñar, fabricar y medir un híbrido en cuadratura de 3dB con elementos concentrados. El circuito se empleará como la red de alimentación de una antena desplegable de gran tamaño con polarización circular dual que trabaja a 45 MHz. El diseño se optimizará para permitir una alta capacidad de manejo de potencia, con el fin de ser utilizado para aplicaciones de sondeo de radar terrestre.

Se incluirán un análisis exhaustivo de los elementos concentrados utilizados, el proceso de análisis de potencia en toda la banda de frecuencia, así como una evaluación de los efectos multipactor y corona, relevantes en el entorno de las aplicaciones espaciales.

Además, para el desarrollo de los parámetros fundamentales del híbrido se considerarán los parámetros fundamentales del tipo de antena y la configuración de las conexiones, dado que el diseño forma parte de la red de alimentación de una antena desplegable.

El trabajo a desarrollar puede dividirse en las siguientes tareas:

Tarea 0: Revisión del estado del arte y documentación. Training de las herramientas de diseño CAD. Tarea 1: Diseño teórico del híbrido: - 1.1: Modelado de la estructura. - 1.2: Análisis circuital. Tarea 2: Selección de Componentes: - 2.1: Modelización circuital con bobinas. - 2.2: Síntesis por optimización de circuitos. - 2.3: Modelización circuital del diseño completo. Tarea 3: Análisis de potencia - 3.1: Análisis de manejo de potencia (térmico). - 3.2: Evaluacion preliminar de otros fenómenos de alta potencia (multipactor/corona) Tarea 4: Fabricación: - 4.1. Generación de la documentación de fabricación. - 4.2. Fabricación de prototipos. - 4.2. Validación experimental. Tarea 5: Medición y pruebas: - 5.1. Caracterización eléctrica. - 5.2. Readaptación del circuito, basado en los resultados obtenidos

Referencias

1] A. Freeman, X. Pi, and E. Heggy, Radar sounding throught the Earth s ionosphere at 45 MHz , IEEE Trans. Geo. Remote Sensing, vol. 55, no. 10, Oct. 2017, 5833-5842.

[2] S. Parisi, 180◦ lumped element hybrid , IEEE MTT-S Symp. Dig., Long Beach, CA, June, 1989, pp. 1243-1246.

[3] T.S. Kuo, Y.S. Lin, C.H. Wang, and C.H. Chen, A compact LTCC branch-line coupler using modified-T equivalent-circuit model for trans- mission line , IEEE Microw. Wireless Compon. Lett., vol. 16, no. 2, Feb. 2006, pp. 90-92.