Un sintetizador de múltiples haces, basado en FPGA, para arreglos de antenas en fase, con aplicaciones en radioastronomía y telecomunicaciones

Abstract

La síntesis de haces resuelve el problema de generar patrones de radiación más complejos que los que se puede generar con antenas individuales o arreglos de estas. Para ello se manipula la fase y la amplitud de la alimentación de cada elemento del arreglo, lo que permite focalizar la emisión o recepción de la potencia en ciertos lugares del espacio. Tanto en radioastronomía, como en las telecomunicaciones, esta tecnología da la posibilidad de observar el espacio de manera selectiva y/o en múltiples direcciones de manera simultanea, lo cual permite disminuir tiempos de barrido (para el caso de radiotelescopios) o descongestionar canales creando enlaces directivos. Este trabajo presenta la implementación de un sintetizador digital de múltiples haces, utilizando un arreglo planar de de 4x4 antenas tipo parche, capaz de generar tres patrones patrones directivos, cuyo procesamiento se realiza íntegramente en una FPGA (Field Programmable Gate Array). El arreglo está sintonizado para operar en 5.81 GHz, con un ancho de banda de 40 MHz. La señal es convertida a banda base por un conjunto de tarjetas de electrónica analógica. Se han realizado dos pruebas experimentales para verificar el funcionamiento del sistema: una emulando condiciones ideales de excitación, de modo de eliminar interferencias ajenas al experimento, y otra situando el arreglo en un extremo de una habitación vacía, siendo iluminado por una fuente puntual en el otro extremo. Los resultados permiten concluir que la síntesis de haces es satisfactoria, generando haces cuyo lóbulo principal es de 20º de ancho, con la capacidad rotar la dirección en que apuntan en todo el hemisferio visible del arreglo.