Contribución al diseño de dispositivos radiantes con conformado de haz para sistemas de comunicación de última generación

Abstract

Esta Tesis Doctoral se centra en el diseño optimizado de dispositivos radiantes con conformado de haz. En concreto, centra la atención en el desarrollo de estructuras 3D en array de tipo tanto reflectarray como filtrantes en transmisión. Las primeras de ellas suponen el desarrollo de estructuras reflectarray completamente metálicas, para distintas polarizaciones y bandas, tanto en el diseño de los dispositivos en sí como en el diseño de la configuración radiante del diagrama de radiación del array que las conforma. Para la definición del diagrama de radiación, se emplean algoritmos genéticos ya existentes en la literatura, centrando el esfuerzo en su adaptación concreta a los problemas objeto de estudio: configuración de celdas y diagramas de radiación. En ese sentido, se dedica una parte de esfuerzo al desarrollo de un algoritmo de optimización programado ad hoc para la obtención de la distribución de fases para reflectarrays con celdas de 1 bit (dos estados). Con las configuraciones de radiación indicadas, se procede al diseño y fabricación de una serie de reflectarrays con características electromagnéticas particulares (una banda y doble banda, una polarización y doble polarización), cuyo funcionamiento y adecuado desempeño han sido experimentalmente validados en el laboratorio SWT (Cámara Anecoica). En lo relativo al segundo tipo de estructuras filtrantes en transmisión se presenta un diseño de Superficie Selectiva en Frecuencia (FSS, Frequency Selective Surface) mediante una estructura en array metálica 3D diseñada mediante una técnica novedosa de diseño que permite determinar el diseño de cada celda del array y su matriz de acoplos mutuos. En dicho trabajo se consigue validar esa técnica de diseño con la fabricación de un prototipo y su adecuada caracterización en el banco óptico el laboratorio SWT. Para el desarrollo de todos los diseños de esta Tesis, también se han elaborado una serie de herramientas de control del entorno de simulación que han sido de gran utilidad no sólo en la presente Tesis, sino en otros trabajos desarrollados en el Grupo de Investigación. Finalmente, los resultados de la Tesis han derivado en contribuciones tanto a revistas científicas de impacto como a congresos nacionales e internacionales.