Diseño y análisis de una antena monopulso en banda W

En los sistemas de radares de seguimiento es imprescindible tener una antena monopulso con buenas prestaciones. La técnica de monopulso detecta con mayor precisión el ángulo de error en el apuntamiento a un blanco, transmitiendo simultáneamente varios lóbulos en un mismo impulso, eliminando cualquier fluctuación de amplitud en los ecos, provocada por la diferencia de tiempo en la transmisión de los lóbulos. Uno de los métodos utilizados en los sistemas monopulsos es la comparación de amplitud usando cuatro antenas de bocina. Este consiste en encontrar un punto o eje central de apuntamiento al blanco para lograr una simetría, obteniéndose la misma energía de eco en las cuatro antenas. Sin embargo, si el objetivo se mueve fuera del eje, hay un desequilibrio en la energía recibida en las cuatro antenas. El radar detecta el desplazamiento del objetivo mediante la comparación de la amplitud de la señal de eco en cada una de las bocinas. Esto se logra con el uso de dispositivos de microondas, encargados de realizar operaciones de sumas y restas en las salidas de las bocinas y obtener señales monopulso de suma y diferencia, logrando detectar cualquier desequilibrio en las direcciones de azimut y elevación. Por tanto es necesario generar un canal suma, un canal diferencia en azimut y un canal diferencia en elevación. Los principales problemas de esta configuración son la cantidad de dispositivos híbridos de microondas necesarios para realizar las operaciones, debido a que en banda W sería muy complicado llevarlo a cabo. Por otro lado, el diagrama que se obtiene no es óptimo, al ser la separación entre las antenas de varias longitudes de onda, por causa de las aperturas individuales de las antenas. El principal objetivo de este trabajo de fin de grado consiste en diseñar una única antena de bocina y generar los canales deseados mediante la combinación de modos de propagación electromagnéticos que dará como resultado una estructura más fácil de fabricar y el uso de menos dispositivos híbridos de microondas. Al utilizar una sola antena es más fácil lograr un mejor rendimiento ajustando las amplitudes y fases de los modos y las longitudes de las secciones de fase de la antena. Para ello se realizará en primer lugar el estudio de los modos de propagación, para lograr distintos diagramas de radiación a partir de la combinación de modos superiores. Como punto de partida se tomará un diseño de bocina piramidal que trabaje en la banda W, con una frecuencia central de 94GHz.Teniendo en cuenta distintos parámetros físicos y eléctricos, se realizarán transformaciones para poder combinar los modos deseados con buenas prestaciones. Seguidamente se desarrollará el proceso de diseño de los circuitos de adaptación y generación de modos con los que se alimentará a la antena. Por último se analizará el funcionamiento de la antena de bocina, se evaluará su comportamiento y se generarán los planos de fabricación del prototipo final. Todo este trabajo se llevará a cabo con el uso de los softwares comerciales ANSYS High Frecuency Electromagnetic Field Simulation (HFSS) y μWave