Diseño, construcción de prototipos docentes de antena: antena cuadrifilar helicoidal

En este trabajo se realiza un estudio teórico sobre antenas helicoidales resonantes, complementado con el diseño y simulación de una antena cuadrifilar. Es interesante este caso en particular de antenas tipo hélice por sus características principales, como son un lóbulo de radiación de forma cardioide bastante amplio, tienen un diseño muy compacto para VHF y UHF con una polarización circular. Esta antena cuenta con un rango de recepción de horizonte a horizonte con gran ancho de haz, permitiéndole recibir emisiones desde satélites de órbita baja durante toda su pasada, por lo que la convierte en una buena antena para satélites con unos costes de fabricación muy bajos. Otra aplicación más novedosa es la comunicación con drones a larga distancia. Para llevar a cabo este trabajo lo dividiremos en tres fases: • Revisión bibliográfica: Como primer acercamiento a la antena, se realiza un estudio de índole teórico recogiendo documentación, así como su historiografía, indicando sus primeros investigadores y su evolución en aplicaciones en el tiempo, primero sobre las antenas helicoidales y posteriormente sobre la antena en cuestión. En esta parte se explica el porqué del tipo de antena asociada a la aplicación, destacando las ventajas e inconvenientes del uso de este tipo de antena. Se presentan las especificaciones más importantes a nivel de sistema que afectan a las especificaciones de antena. • Modelos de diseño: En el que se analiza distintos modelos de la antena. Se estudian los distintos parámetros de la antena, como el diagrama de radiación o su directividad y cómo cambian en función de las dimensiones, forma de adaptación y alimentación. Finalmente se hace un pequeño programa en Matlab con el análisis previo de sus ecuaciones para ver los diagramas de radiación y realizar un modelo de radiación. • Diseño de modelos: En donde se hace una descripción del diseño final de la antena obtenida en las fases anteriores del trabajo, comentando las dimensiones y forma, la alimentación y elementos adicionales a la antena. Se realiza un modelo de simulación en un software comercial (CST) basado en diferencias Finitas en el Tiempo, el cual aporta los aspectos, como definir la geometría de la antena y aproximaciones realizadas en el modelado, precisión estimada en el modelado (tamaño de secciones, banda de modelado) y un análisis de campo de radiación, análisis de impedancia de entrada o coeficiente de reflexión, análisis de corrientes y análisis de campo en campo lejano. Se presentan resultados de la simulación, fundamentalmente en forma gráfica, comentando los resultados en el sentido de que cumple o no cumple las condiciones y especificaciones previstas. Finalmente se comentan en las conclusiones los aspectos más importantes del diseño y de la simulación, indicando los problemas que se han presentado, cómo se han resuelto o tratado de resolver y como ha quedado finalmente el diseño. Se presenta una idea de cuál debe ser el proceso a seguir para la construcción de la antena