Demostración experimental de escaneo de haz de antena de doble metasuperficie
Autores: Teodorani, Lucia; Vernì, Francesco; Giordanengo, Giorgio; Gaffoglio, Rossella; Vecchi, Giuseppe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Demostración experimental de escaneo de haz de antena de doble metasuperficie
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Antenas de exploración de haz
Metasuperficies
Antenas reconfigurables
Matrices en fase
Diodos varactor
Banda X
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
Las antenas de escaneo de haz se emplean en una amplia gama de aplicaciones, como en comunicaciones por satélite y redes 5G. Las soluciones comerciales actuales se basan principalmente en matrices de fase reconfigurables electrónicamente, que requieren complejas redes de alimentación y se ven afectadas por altas pérdidas, altos costos y a menudo son voraces en consumo de energía. En este documento, se presenta y se demuestra experimentalmente una novedosa arquitectura de escaneo de haz que emplea un par de metasuperficies planas, para su uso en antenas reconfigurables delgadas. La estructura consistía en una metasuperficie modulada pasiva (no reconfigurable) radiante, y una segunda metasuperficie que controla el apuntamiento del haz, operando como un plano de tierra de impedancia variable. A diferencia de otros enfoques existentes, la variación de la impedancia de superficie se obtuvo mediante diodos varactor en el plano, sin vias y con un único sesgo de voltaje. Este documento presenta un procedimiento de diseño basado en un modelo teórico aproximado y verificación de simulación; se fabricó un prototipo de la antena diseñada para operar en la banda X, y se observó una buena concordancia entre los resultados medidos y las simulaciones. En la sencilla encarnación del concepto presentado, el rango de escaneo angular estaba limitado a; esta limitación se discute en vista de futuras aplicaciones.
Descripción
Las antenas de escaneo de haz se emplean en una amplia gama de aplicaciones, como en comunicaciones por satélite y redes 5G. Las soluciones comerciales actuales se basan principalmente en matrices de fase reconfigurables electrónicamente, que requieren complejas redes de alimentación y se ven afectadas por altas pérdidas, altos costos y a menudo son voraces en consumo de energía. En este documento, se presenta y se demuestra experimentalmente una novedosa arquitectura de escaneo de haz que emplea un par de metasuperficies planas, para su uso en antenas reconfigurables delgadas. La estructura consistía en una metasuperficie modulada pasiva (no reconfigurable) radiante, y una segunda metasuperficie que controla el apuntamiento del haz, operando como un plano de tierra de impedancia variable. A diferencia de otros enfoques existentes, la variación de la impedancia de superficie se obtuvo mediante diodos varactor en el plano, sin vias y con un único sesgo de voltaje. Este documento presenta un procedimiento de diseño basado en un modelo teórico aproximado y verificación de simulación; se fabricó un prototipo de la antena diseñada para operar en la banda X, y se observó una buena concordancia entre los resultados medidos y las simulaciones. En la sencilla encarnación del concepto presentado, el rango de escaneo angular estaba limitado a; esta limitación se discute en vista de futuras aplicaciones.