Resumen de Modelling, design and measurements of meta-surfaces for antenna applications
En esta tesis se ha estudiado el uso de meta-superficies como superestratos de antenas planas. Las meta-superficies son un caso particular de metamateriales caracterizadas por una repetición periódica de celdas unitarias con un número reducido de dichas celdas en la dirección de propagación. Los elementos constitutivos de dichas superficies se pueden ordenar de tal forma que se obtenga la respuesta electromagnética deseada. En el caso de las meta-superficies como superestratos de antenas planas, se busca trabajar en la banda de transmisión de la meta-superficie. De esta forma, se consigue una resonancia en fase de todas celdas unitarias, lo cual produce una iluminación uniforme de un área mayor lo cual aumenta la directividad de la antena. Diseñando correctamente la meta-superficie se puede conseguir que las corrientes inducidas en la meta-superficie vayan en fase con las de las antena activa y por tanto ésta se pueda colocar muy cerca del superestrato sin necesidad de cavidad y sin reducir la eficiencia de radiación. Además, dado el reducido espesor de la meta-superficie, la configuración final será bastante plana, lo cual es un requerimiento para muchas aplicaciones. Primeramente se ha estudiado la mejora de transmisión a través de una meta-superficies basada en una celda unitaria presente en la literatura. Mediante simulaciones y medidas de la respuesta de la meta-superficie se ha demostrado la mejora de transmisión a través de la misma, así como el aumento de ganancia y reducción de la radiación trasera, manteniendo alta eficiencia de radiación. Una vez demostrada la mejora de transmisión, se ha trabajado en la simplificación y mejora de prestaciones de la meta-superficie considerado meta-superficies planas. Se ha realizado un estudio teórico de estructuras modeladas como un array doble de scatterers para calcular sus propiedades de transmisión y reflexión. Mediante este estudio se ha comprendido el funcionamiento de la metasuperficie y el papel jugado por sus componentes. El diseño final de la meta-superficie, de espesor total de ¿/20, se ha construido y validado experimentalmente. Posteriormente, se ha procedido a la excitación de la meta-superficie con antenas tipo dipolo ideales estudiándose, tanto de manera teórica como en simulación, diferentes configuraciones formadas por substratos y/o superestratos. Se han caracterizado las propiedades de radiación de los prototipos fabricados y se ha comprobado experimentalmente cómo el superestrato consigue aumentar la directividad y reducir la radiación trasera. En configuración array, se ha comprobado la reducción del acoplo mutuo con los dipolos que rodean al dipolo activo. Mediante medidas de la eficiencia de radiación se ha demostrado que las pérdidas en el superestrato son bajas. Finalmente, se ha comprobado el funcionamiento multi-frecuencia de un array de dipolos con una meta-superficie no uniforme.
