Research on leaky-wave antennas for microwave and infrared applications

Abstract

[SPA]En este proyecto se realiza un estudio de antenas en tecnología leaky-wave en diferentes rangos de frecuencia. En el primer caso, a frecuencias de microondas, se estudia una estructura tipo champiñón basada en líneas metamateriales, y se propone una metodología de diseño para optimizar el nivel de lóbulo principal a secundario. Para ello, se realiza un estudio de la influencia de los parámetros geométricos en la constante compleja de propagación mediante simulaciones full-wave. Con los resultados de este estudio, se realiza un diseño taper de la antena, con el que se consigue una reducción de los lóbulos secundarios a una frecuencia determinada. La antena diseñada se encuentra actualmente en fabricación en los laboratorios de la EPFL (Suiza), lugar donde se desarrolló una parte del proyecto. En la segunda antena, se aplican conocimientos y técnicas de microondas para diseñar el equivalente óptico a una antena leaky-wave. Se parte de una estructura óptica de guiado basada en semiconductores, la cual puede reconfigurarse mediante inyección de portadores en los materiales utilizados. Con base a esto, se propone una implementación alternativa en tecnología de microfluidos, con el fin de facilitar el proceso de fabricación e introducir nuevas prestaciones debido a la flexibilidad y versatilidad que aporta esta tecnología.[ENG]In this project, a study on leaky-wave antennas is performed at different frequency ranges. In the first research line, at microwave frequencies, a composite right/left-handed transmission line based on a mushroom-type structure is analyzed, and a design methodology for optimizing the side lobe level is proposed as well. For that purpose, a study of the influence of geometrical parameters on the complex propagation constant is carried out with full-wave simulations. With the results obtained from this study, a tapered antenna is designed, and achieves the reduction of side lobes at a determined frequency. The designed antenna is currently under fabrication at the EPFL (Switzerland) laboratories, place where a part of this project was developed. In the second line, concepts and techniques related to microwave structures are applied to design an optical equivalent of a leaky-wave antenna. The reference optical guiding structure is made of semiconductor materials, and can be reconfigured via carrier injection. Based on this, an alternative implementation is proposed with microfluidics technology, with the purpose of reducing manufacturing process complexity and introducing new features due to flexibility and versatility that microfluidics provide.