Control dinámico del apuntamiento en arrays de ranuras usando superficies de textura variable

Abstract

This master thesis aims at the experimental study and planning of an apparatus for the dynamic control of beam scanning in slot arrays using variable texture surfaces. Particularity of this apparatus is to exploit Snell's law without using different dielectric materials. The dielectric equivalent will be realized by a periodic structure of metallic posts whose dimensions and heights will be the key to control the propagation of the electromagnetic wave within the antenna. The first step has been to study the propagation of the wave within a waveguide in which we have introduced metal posts. After completing the simulations in which we have varied the height of the metal posts, we have made a table of correspondence between height of the posts and the relative dielectric constant. Thanks to this table the first part of the apparatus has been realized, or a structured surface of metallic posts that will have the same characteristics of a dielectric material. In the last chapter we will explain how to eliminate the approximations introduced in the simulations, like the ideal boundary conditions, to obtain a more real apparatus. We will use a corrugated ridge gap waveguide-type structure, with adaptation of a ramp, to channel the wave into more branches; We will make an "array of parallel radiating slot pairs" allowing to reduce reflection phenomena at the same time, and finally the adaptation of a feed into a rectangular waveguide with longitudinal grooves. The different blocks will be studied and adapted separately to be attached at the end in a single antenna model for a final analysis of the characteristics and results achieved.

Este trabajo de tesis tiene como objetivo el estudio experimental y la planificación de un aparato para el control dinámico del apuntamiento en arrays de ranuras usando superficies de textura variable. Particularidad de este aparato es explotar la ley de Snell sin utilizar diferentes materiales dieléctricos. El equivalente dieléctrico será realizado por una estructura periódica de postes metálicos cuyas dimensiones y alturas serán la clave para controlar la propagación de la onda electromagnética dentro de la antena. El primer paso ha sido estudiar la propagación de la onda dentro de una guía de onda en la que hemos introducido postes metálicos. Una vez concluida las simulaciones en las que hemos variado la altura de los postes metálicos, hemos realizado una tabla de correspondencia entre altura de los postes y la constante dieléctrica relativa. Gracias a esta tabla se ha realizado la primera parte del aparato, o bien, una superficie estructurada de postes metálicos que tendrá las mismas características de un material dieléctrico. En el último capítulo explicaremos como eliminar las aproximaciones introducidas en las simulaciones, como las condiciones de contorno ideales, para conseguir un aparato más real. Utilizaremos una estructura de tipo "ridge gap corrugado", con adaptación de una rampa, para canalizar la onda en más ramas; realizaremos un "array de parejas de slot radiantes paralelos" permitiendo reducir al mismo tiempo los fenómenos de reflexión; y por fin la adaptación de una alimentación en guía de onda rectangular con ranuras longitudinales. Los distintos bloques serán estudiados y adaptados separadamente para ser unidos al final en un único modelo de antena para un análisis final de las características y de los resultados conseguidos.