Desarrollo e implantación de un sistema de medida de antenas en cámara anecoica

Abstract

En esta tesis se presenta el desarrollo e implantación de una instalación de medida para caracterizar el patrón de radiación de determinadas antenas. Este tipo de instalación, denominada cámara anecoica, está formada por un recinto cerrado con un recubrimiento metálico y que junto con el material absorbente adherido a paredes, techo y suelo, permite realizar mediciones en ausencia de interferencias electromagnéticas externas así como de contribuciones de la propia antena provocadas por reflexiones. Aparte de los elementos mencionados, la instalación está compuesta por otros elementos de carácter electromecánico y electromagnético, y aunque hoy día existe multitud de información sobre cada uno de estos elementos, no es fácil encontrar información sobre el proceso de diseǫ, desarrollo y puesta a punto de este tipo de instalaciones en su conjunto. El presente trabajo pretende realizar un estudio completo de cada uno de los elementos por los que está formada la cámara anecoica, así como desarrollar nuevas técnicas para el proceso de movimiento, control y medición electromagnética de una antena. Para ello se ha hecho uso de la tecnología Trajexia de Omron, mediante la cual han sido desarrollados diferentes tipos de movimientos con los que se permiten realizar exploraciones en una superficie plana, cilíndrica y esférica. El diseǫ de la cámara permite realizar mediciones en campo cercano para los sistemas de exploración plano y cilíndrico, y campo cercano y lejano de hasta 5 metros para el sistema de exploración esférico. También han sido implementados algoritmos de corrección de la posición para los diferentes ejes de movimiento que han permitido mejorar de forma considerable la precisión del sistema. Las técnicas implementadas permiten realizar mediciones electromagnéticas de antenas hasta 40 GHz. Para facilitar la interacción entre el usuario y el sistema se ha diseądo una interfaz gráfica que actúa como nexo de unión entre todos los elementos instalados, permitiendo gestionar el proceso de una medida de una manera sencilla y precisa. La interfaz ha sido desarrollada con el programa VEE de Agilent Technologies, y que entre otras tareas se encarga de virtualizar los instrumentos, configurar la medida que se pretende realizar, sincronizar todos los elementos del sistema y gestionar las mediciones de los instrumentos implantados. Para completar la instalación ha sido implementado un software de post-procesado basado en métodos numéricos que procesan los campos medidos en situación de campo cercano y obtienen la transformación a campo lejano. Para llevar a cabo estos procesos matemáticos se ha hecho uso de los lenguajes de programación Matlab y Fortran, que facilitan el trabajo a la hora de trabajar con grandes matrices de datos. Los algoritmos son ejecutados a través de una interfaz gráfica desarrollada en Java y que gestiona la visualización de resultados. Utilizando la interfaz es posible visualizar el patrón de radiación de la antena, directividad, ganancia y parámetros-S entre otros. La instalación de medida ha sido verificada con múltiples medidas de una gran variedad de antenas y con diferentes frecuencias de operación. Los resultados han sido comparados con resultados obtenidos de simulaciones electromagnéticas y con los obtenidos de otras cámaras anecoicas confirmando el correcto funcionamiento de la instalación. Previa presentación de este trabajo, la instalación ha formado parte de un gran proyecto a nivel nacional en la que se ha tenido que caracterizar el patrón de radiación de la antena de un satélite de observación de la Tierra, demostrando que la instalación desarrollada e implantada se encuentra en situación de llevar a cabo mediciones para los proyectos más sofisticados