Red de alimentación para array de antenas en la banda de los 30 GHz.

Abstract

Uno de los problemas que enfrentan los sistemas de transmisión a altas frecuencias, radica en las pérdidas de señal al momento de alimentar Arrays de antenas.Para tratar el problema de las pérdidas de señal a altas frecuencias, se decidió diseñar una red de alimentación de guías de onda rectangulares para proveer potencia a un Array de antenas de ranuras que trabaja en la banda de frecuencia de los 30 GHz. El diseño de la red de alimentación fue constituido por una entrada de señal y ocho salidas de señal repartidas equitativamente para un Array de antenas de ranura en específico [1]. Para lograr un acople en la banda de los 30GHz, se seleccionaron las dimensiones de la guía de onda WR-28 debido a las bajas perdidas que esta presenta en la banda de frecuencias requerida. Como criterio de diseño, fue necesario garantizar un coeficiente de reflexión (S11) menor a -14dB alrededor de los 30 GHz, con el fin de asegurar que menos del 4% de la señal sea reflejada al puerto de entrada [2]. Cabe aclarar que este proyecto fue desarrollado por medio de simulaciones, usando la herramienta de simulación CST STUDIO SUITE. Por lo tanto, no se realizó la construcción física de un prototipo funcional. Además, no se midieron las pérdidas de retorno, de inserción y el SWR del sistema de alimentación, debido a que la caracterización de cada uno de estos parámetros proviene del mismo coeficiente de reflexión (S11). Finalmente, se lograron diseñar piezas que hicieron parte de la red de alimentación cumpliendo el criterio de diseño ya mencionado, cambiando la geometría de las mismas usando curvaturas y discontinuidades. Luego, se construyó la red de alimentación para el Array de antenas de ranuras que garantizó el cumplimiento del requerimiento establecido. [1] L. A. Ripoll Solano, “Diseño de Antenas de Ranuras en Microondas y Milimétricas para Comunicaciones Móviles y por Satélite” Universidad Politéctica de Madrid, 2016. [2] R. Neri Vela, “Lineas de transmisión”. McGRAW-HILL, 2004.

One of the problems faced by high-frequency transmission systems is the loss of signal when feeding antenna arrays. To treat the problem of signal losses at high frequencies, it was decided to design a rectangular waveguide power supply network to provide power to an array of slot antennas operating in the 30 GHz frequency band. The feed network design consisted of one signal input and eight signal outputs evenly distributed for an array of specific slot antennas [1]. To achieve a coupling in the 30GHz band, the dimensions of the WR-28 waveguide were selected because of the low losses it presents in the required frequency band. As a design criterion, it was necessary to guarantee a reflection coefficient (S11) of less than -14dB around 30 GHz, in order to ensure that less than 4% of the signal is reflected to the input port [2]. It should be noted that this project was developed through simulations, using the CST STUDIO SUITE simulation tool. Therefore, the physical construction of a functional prototype was not performed. In addition, the return, insertion and SWR losses of the feed system were not measured because the characterization of each of these parameters comes from the same reflection coefficient (S11). Finally, it was possible to design parts that were part of the feed network, meeting the design criteria already mentioned, changing the geometry of the same using curvatures and discontinuities. Then, the power network for the array of slot antennas was built, which guaranteed compliance with the established requirement. [1] L. A. Ripoll Solano, “Diseño de Antenas de Ranuras en Microondas y Milimétricas para Comunicaciones Móviles y por Satélite” Universidad Politéctica de Madrid, 2016. [2] R. Neri Vela, “Lineas de transmisión”. McGRAW-HILL, 2004.