Método de reconstrucción de fuentes para el diagnóstico y caracterización de sistemas radiantes

Abstract

La presencia de errores de fabricación en antenas y elementos radiantes, ya sean de tipo eléctrico o mecánico, puede modificar de forma sustancial sus parámetros de radiación. Técnicas no invasivas como el estudio del campo en las proximidades del prototipo permiten la detección y cuantificación del error cometido en el diseño. En los últimos años se han planteado diversos métodos para el diagnóstico de antenas surgidos a partir de técnicas de transformación de campo cercano campo cercano / campo lejano. El objetivo de dichos métodos es la determinación de los defectos de fabricación a partir del estudio de las distorsiones en la amplitud y en la fase del campo reconstruido. La presente tesis doctoral se centra en el estudio y aplicaciones del Método de Reconstrucción de Fuentes (the Sources Reconstruction Method, SRM). Dicho método está basado en las ecuaciones integrales de campo electromagnético que relacionan las fuentes con el campo radiado, y en la aplicación del Principio de Equivalencia. El propósito del SRM es la caracterización de un conjunto de fuentes electromagnéticas mediante una distribución de corrientes equivalentes de forma que ambas radian los mismos campos fuera del dominio de las fuentes. Una de las principales ventajas del SRM con respecto a otros métodos de diagnóstico de antenas es el empleo de una formulación genérica del problema, de forma que no se imponen restricciones geométricas a los dominios de adquisición y reconstrucción del campo, aplicándose para el diagnóstico de antenas de geometría arbitraria. Asimismo, la posibilidad de disponer de un modelo electromagnético equivalente de la antena bajo medida permite el cálculo del campo radiado en cualquier punto del espacio, extendiendo las posibilidades de análisis electromagnético más allá de aplicaciones de diagnóstico y transformación campo cercano-campo lejano. El SRM, como técnica de ecuación integral, lleva implícito un elevado coste computacional, dado que no es posible aprovechar las propiedades de los dominios canónicos de las que hacen uso otros métodos de diagnóstico y transformación. Por ello, se han introducido técnicas de aceleración que permitan una utilización más eficiente de los recursos computacionales, y en consecuencia, la capacidad para analizar problemas más complejos. En la presente tesis también se analizan otros aspectos del SRM como la relación entre el muestreo del campo y su influencia en la resolución de las corrientes reconstruidas, la capacidad para recuperar la fase del campo a partir de medidas de amplitud en varias superficies de adquisición, y la distorsión introducida por el diagrama de radiación de la sonda de medida, proponiendo una técnica de corrección de sonda. La validación de los planteamientos teóricos en los que se fundamenta el SRM se lleva a cabo a través de ejemplos prácticos de diagnóstico de antenas y transformación campo cercano campo lejano. Como aplicaciones más específicas, se describe el empleo del SRM para el análisis de una antena de tipo reflectarray, y la caracterización de las fuentes de ruido de circuitos electrónicos. Lo resultados obtenidos ponen de manifiesto el potencial de la técnica descrita para el análisis y caracterización de antenas.