Planar reconfigurable antennas for satellite communications

Inclán Alonso, José Manuel (2017). Planar reconfigurable antennas for satellite communications. Tesis (Doctoral), E.T.S.I. Telecomunicación (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.48049.

Descripción

Título: Planar reconfigurable antennas for satellite communications
Autor/es:
  • Inclán Alonso, José Manuel
Director/es:
  • Sierra Pérez, Manuel
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: 2017
Materias:
Escuela: E.T.S.I. Telecomunicación (UPM)
Departamento: Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

Esta tesis ha sido realizada en el Grupo de Radiación del departamento Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones de la ETSI de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Madrid. El título de la tesis es “Antenas Planas Reconfigurables para Comunicaciones por Satélite”. Ha sido desarrollada por José Manuel Inclán Alonso, Ingeniero de Telecomunicación Msc. , bajo la supervisión del profesor Manuel Sierra Pérez. Tradicionalmente las antenas más usadas en sistemas de comunicaciones por satélite son reflectores parabólicos. Actualmente hay una necesidad de nuevos sistemas con menor perfil y para ser usados en movimiento. Por estas razones, hay una necesidad de nuevas antenas y tecnologías planas que permitan reconfiguración electrónica en frecuencias superiores a las actuales. Las comunicaciones por satélite en movimiento (SATCOM) también requieren sistemas más baratos para poder ser usados por el público en general. Por otro lado, las frecuencias usadas en satélites se están incrementando. La última banda en ser ocupada por comunicaciones por satélite es la banda ka (20-30 GHz) y se espera que las frecuencias usadas se incrementen aún más en el futuro. Por consiguiente, tres nuevas tecnologías son estudiadas en esta tesis. La primera tecnología es la línea triplaca suspendida apantallada. Esta tecnología ha sido estudiada en el pasado pero en bandas de frecuencia más bajas. En esta tesis se propone una antena en banda X (8 GHz) usando esta tecnolgía. También se propone un nuevo diseño de desfasador para apuntar electrónicamente la antena. El objetivo de este desfasador es tener un dispositivo barato de tamaño pequeño. La segunda tecnolgía estudiada en la guía integrada en substrato (SIW). Esta tecnología consiste en imitar la tecnología de guiaonda en un circuito impreso. De esta forma, las pérdidas son menores que en otras tecnologías impresas y la fabricación es más sencilla que la guiaonda tradicional. En esta tesis se diseñan dos antenas usando esta tecnología. La primera es una antena en la banda ku (12 GHz) con un ancho de banda bajo. La segunda se ha diseñado en la banda ka superior (30 GHz) y tiene un mayor ancho de banda (2 GHz). La tercera tecnología estudiada en esta tesis es la guiaonda con gap. Esta tecnología tiene incluso menores pérdidas que la tecnología SIW aunque el tamaño de los componentes diseñados en esta tecnología es mayor. Es una tecnología muy apropiada para bandas de frecuencia altas (incluso mayores a la banda ka). En esta tesis se desarrolla una pequeña antena usando esta tecnología. La antena combina el diseño tradicional con guiaonda con gap con la tecnología de fabricación de circuitos impresos, obteniendo un buen comportamiento con un precio menor. Finalmente, esta tesis también muestra el diseño de una antena tradicional pero para una nueva aplicación. La antena tradicional es un phased array con un diagrama conformado en uno de los planos. La aplicación novedosa es la comunicación a larga distancia con un vehículo aéreo no tripulado (UAV). ----------ABSTRACT---------- This thesis has been carried out in Grupo de Radiaci´on of Sen˜ales, Departamento de Sen˜ales, Sistemas y Radiocomunicaciones from the ETSI de Telecomunicaci´on of Universidad Polit´ecnica de Madrid. The title of the thesis is “Planar Reconfigurable Antennas for Satellite Communications”. It has been developed by Jos´e Manuel Incl´an Alonso, Electrical Engineer Msc. under the supervision of Prof. Manuel Sierra P´erez. Traditionally, most of satellite terrestrial systems use a parabolic reflector as an antenna. Nowadays there is a need of new systems with lower profile and to be used on the move. On the other hand, the satellite frequencies are increasing. The last band to be occupied by satellite communications is the Ka band (20-30 GHz) and the frequencies are expected to grow up in the future. For these reasons, there is a need of new antennas and technologies with lower profile and with electronic reconfigurability in higher microwave bands. Satellite Communications On the Move (SATCOM) also requires cheaper system to be used for the general public. In this way, three novel technologies are studied in this thesis: The first technology is the suspended shielded stripline technology. This technology has been studied in the past but in lower frequency bands. In this thesis an antenna at X band (8 GHz) is proposed using this technology. A new phase shifter is also proposed to steer electronically this antenna. The aim of this phase shifter is to have a cheap device with a small size. The second studied technology is the Substrate Integrated Waveguide (SIW). This technology consist of imitating the waveguide technology in a printed board. This way, the losses are lower than other printed technologies and the manufacturing process is much easier than traditional waveguide. In this thesis two antennas are designed using this technology. The first one is an antenna at ku band (12 GHz) with a low bandwidth. The second one has been designed at the up ka band (30 GHz) and has larger bandwidth (2 GHz). The third technology studied is this thesis is the gap waveguide technology. This technology has even lower losses than the SIW technology although the size of the components designed in this technology is bigger. I t is very suitable for high frequencies (even larger than the ka band). In this thesis, a small antenna at the up ka band using this technology is done. The antenna combines the traditional gap waveguide design with the printed board manufacturing process, obtaining a good performance with a lower price. Finally, this thesis also shows the design of a traditional antenna but for a novel application. The traditional antenna is a phased array with a shaped beam in one of the planes. The novel application is the long range communications with an Unmanned Aerial Vehicle (UAV).

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ID de Registro: 48049
Identificador DC: http://oa.upm.es/48049/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:48049
Identificador DOI: 10.20868/UPM.thesis.48049
Depositado por: Archivo Digital UPM 2
Depositado el: 11 Oct 2017 10:11
Ultima Modificación: 11 Oct 2017 10:11
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