Diseño de antenas de onda de fuga SIW con directividad mejorada en el plano E

Abstract

Las antenas de onda de fuga (”leaky-wave antennas” LWA en inglés) son un tipo muy conocido de antenas debido a su simplicidad estructural, sencillez de su mecanismo de alimentación, su inherente capacidad de escaneo de haz en frecuencia o su diagrama de radiación de alta ganancia. Debido a estas propiedades, las antenas leaky permiten obtener diagramas de radiación muy directivos con una alimentación simple y una menor complejidad que usando soluciones basadas en antenas phased-arrays convencionales. El diagrama de radiación de una LWA es típicamente equivalente al de una fuente lineal simple, por tanto, directivo en el plano longitudinal (Plano H) pero no en el plano transversal (Plano E), dando lugar a diagramas de radiación de tipo abanico o fan-beam. En el presente proyecto se propone el diseño de antenas leaky planas y directivas en ambos planos de radiación mediante guías de onda integradas en sustrato (SIW). Para conseguir el aumento de directividad en el Plano E [5], normalmente se recurre a una disposición en forma de array de varias antenas en paralelo, lo cual suele requerir de una compleja red de alimentación. El presente proyecto propone como alternativa usar una LWA planar sencilla, pero usar ambos bordes como línea radiante, mediante el uso de superficies parcialmente reflectantes que permitan la radiación, evitando además la necesidad de redes de alimentación. Para conseguir una apropiada distribución de campo eléctrico, se requiere que los bordes radiantes tengan polarizados opuesta, de modo que el campo eléctrico se pueda sumar en fase en el centro de la antena, a diferencia del modo TE10, que proporcionaría un nulo en el centro de la antena. Por este motivo, se excitaría la antena con el modo TE20. Además, se pretende mantener el control independiente de la constante de fase y la constante de atenuación de la antena. Concretamente, se utilizarán los parámetros geométricos de la SIW con este objetivo, de modo que la separación entre postes de los bordes radiantes se pueda usar para controlar la tasa de radiación, mientras que la anchura de la SIW permitirá el control de la constante de fase (ángulo de apuntamiento). Como conclusión, se diseñarían distintas LWA a una frecuencia de 15 GHz en tecnología SIW que permita control de ángulo de apuntamiento manteniendo en ancho de haz constante en el Plano H y mejorando la directividad en Plano E.