{"id":91930,"date":"2018-03-11T10:10:48","date_gmt":"2018-03-11T10:10:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/aplicacion-de-estructuras-metamateriales-en-el-diseno-analisis-y-prototipado-de-antenas-planas-application-of-metamaterial-structures-in-the-design-analysis-and-prototyping-of-planar-antennas\/"},"modified":"2018-03-11T10:10:48","modified_gmt":"2018-03-11T10:10:48","slug":"aplicacion-de-estructuras-metamateriales-en-el-diseno-analisis-y-prototipado-de-antenas-planas-application-of-metamaterial-structures-in-the-design-analysis-and-prototyping-of-planar-antennas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/antenas\/aplicacion-de-estructuras-metamateriales-en-el-diseno-analisis-y-prototipado-de-antenas-planas-application-of-metamaterial-structures-in-the-design-analysis-and-prototyping-of-planar-antennas\/","title":{"rendered":"Aplicaci\u00f3n de estructuras metamateriales en el dise\u00f1o, an\u00e1lisis y prototipado de antenas planas (application of metamaterial structures in the design, analysis and prototyping of planar antennas)"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Jos\u00e9 Manuel Fern\u00e1ndez Gonz\u00e1lez <\/strong><\/h2>\n<p>Con esta tesis \u00abaplicaci\u00f3n de estructuras metamateriales en el dise\u00f1o, an\u00e1lisis y prototipado de antenas planas\u00bb se pretende continuar con la l\u00ednea de investigaci\u00f3n sobre antenas planas, en la que el grupo de radiaci\u00f3n de la universidad polit\u00e9cnica de Madrid tiene amplia experiencia. La experiencia adquirida en el dise\u00f1o y an\u00e1lisis de antenas planas en el grupo de radiaci\u00f3n, junto con la novedad y el inter\u00e9s que suscitan las nuevas estructuras peri\u00f3dicas artificiales llamadas metamateriales, permite abrir un campo de posibilidades en la mejora de las prestaciones de las antenas planas que se pretenden explorar con este trabajo. Se puede decir que el campo de los metamateriales aplicado a las antenas planas est\u00e1 aun en un per\u00edodo de investigaci\u00f3n y de expansi\u00f3n donde se pueden realizar novedosas aportaciones. Partiendo de esta base, la idea fundamental que se ha perseguido con el trabajo que se ha realizado se centra en estudiar la potencial aplicaci\u00f3n de estas novedosas estructuras a dise\u00f1os de antenas planas, en l\u00ednea con los intereses de investigaci\u00f3n del grupo de radiaci\u00f3n. Para llevar a cabo el desarrollo de la presente tesis doctoral se han seguido una serie de hitos que a continuaci\u00f3n se enumeran, remarcando las aportaciones que se han logrado con este trabajo. En primer lugar, se ha realizado un profundo estudio bibliogr\u00e1fico dando una visi\u00f3n general sobre los metamateriales utilizados en esta tesis y de las diferentes aplicaciones de estas estructuras al campo de las antenas planas. En segundo lugar, se ha analizado el efecto de estructuras conductoras magn\u00e9ticas artificiales (amc) en antenas de ranuras en gu\u00eda de placas paralelas en la banda de 12ghz, tanto como sustituci\u00f3n de las paredes laterales como estructura de guiado en la gu\u00eda de placas paralelas. Estos conceptos se ilustran en la tesis mediante dos posibles aplicaciones analizadas en detalle y validadas experimentalmente. Las paredes laterales con amc permiten uniformizar la distribuci\u00f3n de campo en el interior de la gu\u00eda evitando la abrupta ca\u00edda de campo en sus bordes. Las estructuras de guiado (amc alternados con pec) permiten marcar de manera eficiente el camino de propagaci\u00f3n de ondas electromagn\u00e9ticas de las distintas gu\u00edas virtuales en la gu\u00eda biplaca, forzando su propagaci\u00f3n en una sola direcci\u00f3n y evitando efectos de acoplamientos indeseados entre ellas. Con ello se consigue generar un cortocircuito virtual que delimita perfectamente los modos te10 adyacentes individuales. Se han denominado gu\u00edas virtuales porque no tienen paredes f\u00edsicas entre cada gu\u00eda monomodo. Los resultados obtenidos son presentados en funci\u00f3n de la distribuci\u00f3n de campo para la propagaci\u00f3n de onda, y en funci\u00f3n de la eficiencia de apertura y de la directividad para las caracter\u00edsticas de radiaci\u00f3n de estas antenas. Se ha demostrado que permiten controlar, guiar y mejorar las caracter\u00edsticas de propagaci\u00f3n de ondas electromagn\u00e9ticas y de radiaci\u00f3n en este tipo de antenas, en particular el control de la excitaci\u00f3n de las ranuras. Se ha analizado la viabilidad y las ventajas que ofrecen estas estructuras para este tipo de antenas. Estas estructuras representan un primer paso prometedor hacia la obtenci\u00f3n de antenas planas de ranuras en gu\u00eda biplaca con alta eficiencia y directividad. En tercer lugar, se ha propuesto una forma de excitaci\u00f3n de las antenas planas de array de ranuras en gu\u00eda de placas paralelas siguiendo la metodolog\u00eda tradicional de generaci\u00f3n de un modo tem en la apertura de la gu\u00eda biplaca, utilizando una lente plana con estructuras en forma de seta como medio zurdo excitada por sonda coaxial. Con esta forma de alimentaci\u00f3n se trata de reducir los efectos indeseados de rizado y p\u00e9rdidas debido a las formas de excitaci\u00f3n actuales (n elementos que act\u00faan como excitadores que generan la alimentaci\u00f3n) de las antenas planas de placas paralelas. Se ha presentado el dise\u00f1o, an\u00e1lisis y caracterizaci\u00f3n de este m\u00e9todo de excitaci\u00f3n en la banda de 7.5 ghz para un primer prototipo y en la banda de 12 ghz para un segundo prototipo. Los resultados de simulaci\u00f3n obtenidos muestran que el funcionamiento de la lente zurda ideal propaga un frente de onda plano uniforme en el interior de la gu\u00eda de ondas de placas paralelas. Adem\u00e1s, los resultados del estudio par\u00e1metrico de la celda unidad mediante el diagrama de dispersi\u00f3n para el dise\u00f1o de la lente zurda real con estructuras en forma de seta muestran un buen funcionamiento de la estructura como medio zurdo. Aunque la estructura en forma de seta como medio zurdo tenga limitaciones de fabricaci\u00f3n, los resultados obtenidos en el caso de la lente zurda ideal simulada con medios homog\u00e9neos y los diagramas de dispersi\u00f3n de la lente zurda real son muy prometedores como nueva forma de alimentaci\u00f3n del modo tem en estas antenas. Las simulaciones del caso ideal muestran que se puede conseguir una mejor\u00eda en la uniformidad de la distribuci\u00f3n de campo en el interior de la gu\u00eda biplaca, aumentando de esa manera la apertura de iluminaci\u00f3n de las ranuras. La principal ventaja de utilizar esta forma de excitaci\u00f3n en la gu\u00eda biplaca, siguiendo la metodolog\u00eda tradicional de generaci\u00f3n de un modo tem en la apertura de la gu\u00eda, es la reducci\u00f3n de los efectos indeseados de rizado y p\u00e9rdidas debido a la forma de excitar el frente de onda plano y de conseguir mayor uniformidad en la distribuci\u00f3n de campo en la apertura de la gu\u00eda. De esta manera se obtienen mejores prestaciones de las antenas de placas paralelas. La utilizaci\u00f3n de estas estructuras en este tipo de antenas supone una novedad con respecto a estructuras de alimentaci\u00f3n tradicionales. En cuarto lugar, se ha presentado un substrato artificial con propiedades magnetodiel\u00e9ctricas para las antenas planas microstrip. Se han estudiado las propiedades fundamentales de un parche microstrip sobre un substrato magneto-diel\u00e9ctrico. Se ha realizado un an\u00e1lisis y caracterizaci\u00f3n del substrato en funci\u00f3n de sus par\u00e1metros el\u00e9ctricos y magn\u00e9ticos incluyendo las p\u00e9rdidas. Se ha utilizado el m\u00e9todo de l\u00ednea de transmisi\u00f3n microstrip para la extracci\u00f3n de sus par\u00e1metros constitutivos. Se ha analizado la aplicaci\u00f3n de un parche microstrip a 1.9 ghz sobre este substrato en funci\u00f3n del tama\u00f1o del parche, de su ancho de banda, su eficiencia de radiaci\u00f3n y su directividad. Se ha estudiado su funcionamiento mediante distintas simulaciones que han sido experimentalmente validadas. Este substrato permite reducir el tama\u00f1o de antenas planas microstrip consiguiendo alguna mejora en sus prestaciones conservando sus caracter\u00edsticas de radiaci\u00f3n. en quinto lugar, se han analizado diferentes formas de soportes cil\u00edndricos con condiciones \u00abhard\u00bb para reducir el problema de la obstrucci\u00f3n y bloqueo de ondas electromagn \u00e9ticas por soportes o m\u00e1stiles de apoyo en la alimentaci\u00f3n de antenas de tipo reflectarrays o reflectores. Se han presentado la caracterizaci\u00f3n y comparaci\u00f3n de prestaciones sobre un amplio margen de frecuencia (0-20 ghz) de diferentes formas de soportes dise\u00f1adas mostrando sus ventajas e inconvenientes para la polarizaci\u00f3n te. Se han implementado estructuras metamateriales con condiciones \u00abhard\u00bb que recubran estos soportes cil\u00edndricos para la polarizaci\u00f3n tm. Estas estructuras han sido caracterizadas en funci\u00f3n de sus par\u00e1metros de dise\u00f1o y se ha mostrado que permiten conseguir un efecto de invisibilidad de estos soportes mejorando as\u00ed las prestaciones de antenas cuando la direcci\u00f3n de incidencia de la onda es conocida. Para poder definir la calidad de la invisibilidad de estos soportes se ha utilizado el par\u00e1metro de anchura de bloqueo equivalente definido en el cap\u00edtulo correspondiente. Tambi\u00e9n se han propuesto soluciones que reducen el bloqueo simult\u00e1neamente para las polarizaciones te y tm consigui\u00e9ndolo en una banda estrecha de frecuencia. En particular, una capa del diel\u00e9ctrico y tiras met\u00e1licas han sido utilizadas para crear la condici\u00f3n de superficie \u00abhard\u00bb para las dos polarizaciones simult\u00e1neamente. Los par\u00e1metros tales como el per\u00edodo de las tiras o la longitud de secci\u00f3n transversal de los soportes son cr\u00edticos para conseguir un buen funcionamiento. Ambos factores, como el dise\u00f1o de la forma y la realizaci\u00f3n de la condici\u00f3n de superficie hard para los soportes son fundamentales para reducir el bloqueo. El an\u00e1lisis de este trabajo se ha limitado a una onda plana incidente normal y oblicua en el plano azimut al soporte. Por lo tanto, el objetivo principal de esta tesis doctoral es ampliar el conocimiento del an\u00e1lisis, dise\u00f1o y funcionamiento de las estructuras metamateriales para contribuir, proponer y aportar posibles soluciones, que mediante la aplicaci\u00f3n de estas estructuras, ayuden a mejorar las prestaciones de antenas planas.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Aplicaci\u00f3n de estructuras metamateriales en el dise\u00f1o, an\u00e1lisis y prototipado de antenas planas (application of metamaterial structures in the design, analysis and prototyping of planar antennas)<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Aplicaci\u00f3n de estructuras metamateriales en el dise\u00f1o, an\u00e1lisis y prototipado de antenas planas (application of metamaterial structures in the design, analysis and prototyping of planar antennas) <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Jos\u00e9 Manuel Fern\u00e1ndez Gonz\u00e1lez <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Polit\u00e9cnica de Madrid<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 27\/02\/2009<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Manuel Sierra Casta\u00f1er<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: Jos\u00e9 Antonio Encinar garcinu\u00f1o <\/li>\n<li>daniel Segovia vargas (vocal)<\/li>\n<li>jan Carlsson (vocal)<\/li>\n<li>alejandro Valero nogueira (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Jos\u00e9 Manuel Fern\u00e1ndez Gonz\u00e1lez Con esta tesis \u00abaplicaci\u00f3n de estructuras metamateriales en el dise\u00f1o, an\u00e1lisis y prototipado 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