Desarrollo de métodos numéricos para el análisis de antenas montadas sobre estructuras arbitrarias

• Autores: María Jesús Algar Díaz
• Directores de la Tesis: Manuel Felipe Cátedra Pérez (dir. tes.) , Lorena Lozano Plata (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2011
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Manuel Molina López (presid.) , Carlos Delgado Hita (secret.) , Raúl Fernández Recio (voc.) , Francisco Javier Gabiola Ondarra (voc.) , Iván González Diego (voc.)
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• Resumen

  • En la actualidad, para el análisis del diagrama de radiación de antenas, de antenas embarcadas en estructuras complejas y de antenas reflectoras, así como en el estudio de la propagación en interiores y/o exteriores se consideran modelos geométricos complejos que, analizados a altas frecuencias, presentan tamaños comparables a la longitud de onda (¿). Puesto que estos objetos son eléctricamente grandes, se hace necesario aplicar una técnica asintótica para poder realizar su estudio electromagnético. En concreto la técnica asintótica que se utiliza en esta tesis es la Teoría Geométrica de la Difracción (GTD) y la Teoría Uniforme de la Difracción (UTD), pudiendo de esta manera analizar las zonas de transición y la difracción en aquellas direcciones que no estén dentro de la región delimitada por el cono de Keller. En todos estos análisis, al aplicar GTD, se consume elevadas cantidades de tiempo de CPU para averiguar cuál es el camino exacto que sigue el rayo desde la fuente de iluminación al punto de observación. Por este motivo se requiere la aplicación de técnicas que permitan acelerar el proceso. Tanto es así que en trabajos anteriores a esta tesis se han desarrollado técnicas de aceleración del trazado de rayos que se han aplicado en diversos estudios como el análisis del diagrama de radiación de antenas o el cálculo de la sección radar de blancos complejos. Pero, cuando se trata de obtener el campo electromagnético en un elevado número de puntos o direcciones de observación o cuando se desea analizar el diagrama de radiación de una antena reflectora, estas técnicas no proporcionan un ahorro de tiempo suficiente. Por otro lado, las antenas reflectoras requieren un tratamiento especial ya que están modeladas por superficies cóncavas y no por superficies convexas como ocurre en la mayoría de objetos. Además, las superficies cóncavas presentan una serie de problemas a la hora de aplicar el trazado de rayos para obtener los puntos de reflexión. Así pues, esta tesis presenta, por un lado, un nuevo algoritmo que permite acelerar el cálculo del campo electromagnético en cualquiera de los análisis anteriormente comentados y, por otro lado, presenta el desarrollo de una nueva función que permite realizar un tratamiento adecuado de las superficies cóncavas. Puesto que la eficacia de los métodos electromagnéticos depende en gran medida del modelo geométrico que se obtenga, todos los escenarios que se analizan en esta tesis se han realizado mediante superficies NURBS (Non Uniform Rational B-Spline). Pues este tipo de superficies permite obtener un modelo geométrico muy próximo al objeto real utilizando muy poca información. Además el uso de estas superficies paramétricas está ampliamente extendido en el diseño asistido por ordenador. Como conclusión del trabajo se muestran los resultados obtenidos en el análisis del diagrama de radiación tanto de antenas embarcadas como de estructuras reflectoras. Primeramente, el nuevo algoritmo es validado con medidas en la obtención del diagrama de radiación de las antenas embarcadas y, posteriormente, se realiza un estudio del consumo de tiempo de CPU que necesita para llevar a cabo estos análisis. En el estudio de las antenas reflectoras se contemplan los efectos que provocan en su diagrama de radiación tanto el desplazamiento de la alimentación como la acción de colocar un obstáculo en la dirección de radiación.