Síntesis y diseño de agrupaciones arbitrarias de antenas mediante optimización y procesado de señal para especificaciones de enfoque en campo cercano

Abstract

Las agrupaciones de antenas enfocadas en campo cercano presentan gran utilidad para transmisión o recepción, ya que permiten la concentración de campo radiado en una posición predefinida del espacio. El método básico para ello consiste en modificar la fase de las alimentaciones aplicadas a cada elemento de la agrupación, de forma que sus contribuciones sumen en fase en el punto focal. Esta concentración produce que el campo alcance niveles máximos en esa localización disminuyendo de forma importante en otras regiones, incluido en campo lejano. No obstante, la propagación en campo cercano impone una serie de limitaciones en los diagramas de radiación obtenidos. Las características físicas de la agrupación determinan la distancia de enfoque máxima o el ancho de los lóbulos generados. Existen también desplazamientos focales que modifican la posición del máximo, y lóbulos no deseados en otras regiones. Por otro lado, el multienfoque simultáneo en varios puntos no es directo: las fases que permiten el enfoque en una posición no lo satisfacen en otra deseada, y viceversa. Estas limitaciones pueden ser reducidas con métodos basados en optimización, como la técnica de Multienfocado en Campo Cercano mostrada en esta tesis. El método se basa en la minimización de una función de coste definida según el rango de valores permitidos para los niveles de campo radiado en cada posición del campo cercano de la antena. De esta forma, se controla el diagrama obtenido en todos los puntos de interés, permitiendo el enfocado simultáneo en varias posiciones y reduciendo los problemas de propagación anteriores. Se desea obtener un método de síntesis flexible y sistemático, que responda a objetivos exigentes de enfoque y permita sintetizar diferentes parámetros de la estructura radiante, como alimentaciones o posiciones de elementos. Las especificaciones de campo a obtener son fácilmente configurables, pudiendo establecer requisitos como definición de nulos, enfocado en zonas, síntesis simultanea de distintas componentes de campo o incluso la extensión del método en aplicaciones de campo lejano.