%0 Journal Article 
%A Correas Serrano, Aitor
%T Estudio y diseño de nuevos reffectarrays para aplicaciones espaciales

%D 2015
%U http://hdl.handle.net/10317/4987
%X [ENG]Re ectarray antennas o er an attractive alternative solution to both re ector antennas and antenna arrays. These
antennas have attracted signi cant attention in space applications thanks to their low mechanical complexity and their
lack of a complex feeding network. Re ectarray antennas consist of a re ector antenna whose parabolic re ector is
replaced by a planar surface. This re ectarray surface consists of isolated radiating elements, and it is illuminated by
a feeder located away from the surface. These isolated radiating elements are pre-designed to manipulate the features
of the radiated beam in terms of direction, beamwidth, polarization, etc. The key element of re ectarray beamforming
is the phase shift introduced by each unit-cell, which is obtained by varying some of the geometrical parameters of the
unit cell itself. The design of the re ectarray utilizes re ection phase design curves. Various elements have been used for
the synthesis of re ectarrays, such as variable size microstrip patches of di erent forms and patches attached to stubs of
di erent lengths at microwave frequencies, or subwavelength plasmonic resonator and composite con gurations at near
infrared and optical frequencies..
In this project we present the design of a re ectarray based on a novel substrate integrate waveguide (SIW) unit-cell
con guration. First the phase delay required in each element is determined in order to achieve a re ecting surface that
re ects a planar wave towards any desired direction, providing the physical dimensions of our re ectarray. Secondly we
proceed to the complete design of a re ectarray cell using full-wave commercial software based on the  nite element
method (FEM). Our unit cell is simulated using periodic boundary conditions in order to approximate the conditions of
the re ectarray, in which each unit cell will be surrounded by many others with similar features. In order to achieve the
required phase delay in each unit cell we will use a multi-layer design in which the microstrip patches are attached to
SIW stubs coupled by a slot. Lastly we present a In nite Array Structure-Rectangular Waveguide Simulator (IAS-RWG)
design which can be used to empirically test a prototype unit cell with periodic boundary conditions, thus testing the
unit cell as if it was integrated in a realistic re ectarray located in free space.
arrays [SPA]Los re ectarrays ofrecen una solución alternativa a las antenas re ectoras y los arrays de antenas. Este tipo de antenas ha
suscitado considerable interés para su uso en aplicaciones espaciales debido a su baja complejidad mecánica y la ausencia
de una red de alimentación compleja. Un re ectarray consiste en elementos radiantes aislados que son iluminados por
un alimentador externo a la super cie. Estos elementos estan prediseñados para que ofrezcan un desfase particular
al re ejar la radiacion incidente para manipular características del haz radiado tales como la dirección, ancho de haz,
polarización, etc. El elemento clave para la formación de haz es el desfase introducido por cada celda unidad, que se
obtiene variando parámetros geométricos de ésta. Para diseñar los re ectarrays se hace uso de grá cas que relacionan
parametros físicos de la celda con el desfase de la onda re ejada. En el pasado, se han utilizado varios elementos para
la síntesis de re ectarrays, tales como parches microstrip de tamaño variable o parches acoplados a stubs de diferente
longitud para microondas, o resonadores plasmónicos y con guraciones compuestas en infrarrojos y frecuencias ópticas.
En este proyecto presentamos el diseño de un re ectarray basado en celdas unidad implementadas utilizando guias de
onda integradas en substrado (SIW). En primer lugar calculamos el desfase necesario en cada elemento para conseguir un
frente de onda re ejado de onda plana en cualquier dirección deseada partiendo de los parámetros físicos del re ectarray
. A continuacón procedemos con el diseño completo de la celda unidad utilizando software de onda completa basado
en el metodo de los elementos  nitos (FEM). La celda unidad se simula utilizando condiciones de contorno periódicas
para aproximar las condiciones de trabajo de la celda en el re ectarray, en el cual cada celda esta rodeada de muchas
otras de similares características. Para conseguir el desfase necesario en cada celda usaremos un diseño multicapa en el
cual los parches de microstrip se encuentran acoplados a stubs implementados en SIW mediante una ranura. Por último
presentamos el diseño de un Rectangular Waveguide In nite Array Simulator (RWG-IAS) que puede ser utilizado para
testear un prototipo de celda unidad en condiciones de contorno periodicas, consiguiendo resultados similares a los que
se obtendrían si la celda estuviese integrada en un re ectarray real en espacio libre.
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