Diseño e implementación de un sistema de medición de patrones de radiación de antenas en el campo cercano

Abstract

Las antenas de radiofrecuencia son elementos fundamentales en la vida actual de la sociedad, ya que permiten acoplar a distancia señales y sistemas que se encuentran separados físicamente (la mayoría de las veces por distancias muy lejanas). Una antena posee muchas características importantes que describen su funcionamiento, entre las cuales tiene particular importancia el patrón de radiación, ya que éste entrega las características tanto de transmisión como de recepción, en función de la posición angular de la antena. Los métodos directos para medir este patrón de radiación, son en general poco eficientes e imprecisos a medida que aumenta la frecuencia, ya que en estos casos se requiere de mayor precisión y resolución en su caracterización, con el objetivo de transmitir y recibir correctamente las señales a comunicar. Entonces, métodos alternativos, como el de rango compacto o medidas en campo cercano, se hacen más necesarios. En esta memoria se pretende diseñar e implementar un sistema automático de medición de patrones de radiación de antenas, utilizando el campo cercano de éstas. En particular, el sistema se quiere utilizar en la caracterización de antenas directivas funcionando en las bandas milimétricas y sub-milimétrica del espectro electromagnético. El sistema a implementar debiera ser capaz de medir de forma automática el campo electromagnético de la antena en la región de campo cercano de ésta, y luego procesar estas medidas para convertirlas al patrón de campo lejano. Para ello se desarrollará un software capaz de manejar un posicionador mecánico que mueve una antena de medición, y que es la que recibe el campo de la antena a caracterizar. Este software se coordina con el dispositivo que registra los campos captados por la antena de medición, en amplitud y fase (en este caso un analizador vectorial de redes). Además, el software toma estas medidas y las procesa para obtener el patrón de campo lejano. Éste instrumento ha de formar parte del Laboratorio de Ondas Milimétricas, que se está implementando en el Departamento de Astronomía de la Universidad (en Cerro Calán). Y como motivación principal, es necesario mencionar que uno de los proyectos en los que actualmente está involucrado el Departamento, es la fabricación de un receptor prototipo para la banda 1 de ALMA (Atacama Large Millimeter Array), el mayor proyecto astronómico de radioastronomía milimétrica en el mundo, actualmente en funcionamiento en el norte del país. Este receptor tiene entre sus componentes una antena horn, la cual debe caracterizarse con precisión para poder ser integrada con éxito al receptor. La caracterización de esta antena se hará con el sistema a diseñar, por lo que el tema de memoria tiene un objetivo real y concreto, formando parte del plan de desarrollo de la instrumentación astronómica en el país.