Diseño y aplicación de antenas planas de bajo coste con escaneo de haz de radiación para aplicaciones iot y 5g
El objetivo general de la colaboración es el desarrollo y testeo de antenas compactas de bajo coste con diferentes mecanismos de reconfigurabilidad, de modo que puedan adaptar sus prestaciones a nuevas aplicaciones dentro del marco del 5G y del IoT.
Objetivos Específicos
- a) Estudio y análisis exhaustivo de antenas de onda de fuga con prismas electrónicos para reducción de escaneo en frecuencia y aumento de su ancho de banda.
- b Estudio de estructura de alimentación de antena de bocina plana para conseguir diferentes diagramas de radiación y mejorar su eficiencia.
- c Uso de antenas de onda de fuga con enfoque en campo cercano para sistemas de transmisión de energía inalámbrica
Ventajas y Desafíos de las Antenas de Onda de Fuga
Las antenas de onda de fuga tienen muchas ventajas por su estructura planar: son compactas, sencillas de alimentar y fabricar y permiten gran directividad. Sin embargo, su naturaleza dispersiva limita su aplicación en sistemas punto a punto con transmisión de ancho de banda elevado, debido a la variación del apuntamiento del haz de radiación (conocido como beam-squint effect).
Primer Línea de Trabajo: Control del Apuntamiento del Haz de Radiación
La primera línea de trabajo consiste en el uso de prismas electrónicos para controlar el apuntamiento del haz de radiación y compensar el beam-squint effect.
Segunda Línea de Trabajo: Estudio de Estructuras de Alimentación de Antenas de Bocina Plana
La segunda línea de trabajo consiste en el estudio de estructuras de alimentación de antenas de bocina planas para conseguir diferentes diagramas de radiación. Las antenas de bocina plana tienen el problema de una baja eficiencia de apertura, siendo el compromiso que se tiene al disminuir el perfil de la antena y simplificar su geometría. Se propone mantener una antena de bocina simple y compacta alimentada por ondas de fuga en las paredes laterales de la bocina. Así, modulando la estructura de alimentación se puede controlar la iluminación de la bocina en su apertura, lo que permite a su vez modelar el diagrama de radiación y adaptarlo según las especificaciones de una determinada aplicación, mejorando la eficiencia en la radiación de la antena. Como resultado, se puede reducir el nivel de lóbulos secundarios y mejorar la ganancia de la antena manteniendo su estructura planar compacta.
Tercera Línea de Trabajo: Diseño de Antena Planar con Escaneo 2D
La última línea propuesta consiste en el diseño de una antena planar con escaneo 2D basada en la tecnología de onda de fuga para mejorar la eficiencia en el uso de potencia. Las alternativas más usadas en antenas planares para el escaneo de haces directivos se basan actualmente en el uso de escaneo mecánico o electrónico, conmutadores basados en elementos activos o phased arrays. Estas tecnologías implican cierto tamaño y complejidad para el control de dicho escaneo. El uso de la tecnología de antenas de onda de fuga para ampliar el escaneo 1D (ampliamente conocido) a haces directivos en 2D permite aprovechar las fortalezas de las antenas de onda de fuga (alimentación sencilla, alta directividad) manteniendo un coste y tamaño limitado, siendo una alternativa interesante para el desarrollo de aplicaciones IoT.