Resumen
El radar de apertura sintética (SAR) se ha convertido en uno de los campos más importantes de la detección a distancia. SAR proporciona imágenes de alta resolución, lo que lo convierte en una excelente medio de investigación en el ámbito de estudios medioambientales para el control de la deforestación, glaciares y monitorización de desastres naturales, así como para aplicaciones de oceonografía y martítimas, agricultura y observaciones de tráfico.
Precisamente, la creciente demanda de aplicaciones SAR junto con conceptos de radar mejorados, como métodos MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) o DBF (Digital Beamforming), hacen que los requisitos de los sistemas SAR sean más exigentes. Esta creciente complejidad de los sensores SAR de nueva generación tiene un impacto directo en las especificaciones de la antena del radar.
Las prestaciones finales de la antena vienen determinadas por sus interacciones internas, que son características eléctricas inherentes a cualquier sistema de antenas. Estas limitaciones electromagnéticas intrínsecas suelen estar fuertemente interrelacionadas y normalmente llevan a un compromiso en el diseño: por ejemplo, un aprovechamiento eficiente de la apertura de la antena junto con un reducido espaciado entre elementos de un array y alta isolación entre ellos, la reducción de la polarización cruzada en antenas de polarización dual, mejorar el ancho de banda y la miniaturización, robustez para lidiar con tolerancias de fabricación en redes de alimentación compactas, etc.
La mejora en las prestaciones eléctricas de la antena para sistemas SAR de nueva generación requiere de métodos para superar estas limitaciones inherentes, lo que se convierte en una tarea aún más exigente para aplicaciones aerotransportadas y espaciales, donde un alto nivel de integración es necesario. De esta manera, para cumplir con los requisitos eléctricos de los futuros sensores SAR, se necesitan técnicas novedosas para mitigar el acoplamiento de antenas, mejorar los niveles de polarización cruzada, o conseguir topologías de alimentación robustas, entre otros.
En esta tesis doctoral se ha diseñado, fabricado y medido una nueva phased array antena planar multicapa de polarización lineal dual y alta integración en banda L para aplicaciones SAR aerotransportadas. El diseño propuesto aprovecha el limitado tamaño de la apertura de la antena en el avión usando cavidades truncadas, con el fin de mejorar el aislamiento de los elementos del array, permitiendo así un espaciado entre elementos de 0.48¿0De este modo se maximiza el número de elementos del array, lo que permite conformar con mayor precisión el diagrama de radiación de la antena. El diseño propuesto proporciona un ancho de banda de casi 20% así como niveles de supresión de polarización cruzada medidos de 35 dB, manteniendo una solución de antena compacta.
Al mismo tiempo, en este trabajo se presenta una topología de red de alimentación robusta y extremadamente compacta, en banda X, basada en la tecnología de guía de ondas integrada en sustrato (SIW) con excitación en guía de ondas coplanar (CPW). En este marco, también se propone una nueva transición CPW-SIW cónica en V de banda ultraancha y con prestaciones mejoradas en el margen de frecuencias más altas.
Por último, el funcionamiento final del sistema SAR también viene determinado por la interacción de las ondas radiadas con el entorno de la antena. En el ámbito de esta tesis doctoral también se analiza el impacto de dichas interacciones externas en diferentes escenarios prácticos de antenas aerotransportadas para aplicaciones SAR. Además, también se proponen métodos para mitigar dicho impacto por medio de Electromagnetic Bandgaps (EBGs) con el fin de lograr unas prestaciones de la antena que sean independientes de su entorno.
