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Optimización de una antena tipo bocina en el rango de 35 a 50[GHz] para aplicaciones radioastronómicas
Valeria Tapia, Nicolas Reyes, Pablo Zorzi, Patricio Mena
Departamentos de Ingeniería Eléctrica y Astronomía
Universidad de Chile
RAIG: RadioAstronomical Instrumention Group
Grupo de investigación y desarrollo creado el año 2008, que agrupa
ingenieros eléctricos, físicos y astrónomos de la universidad de Chile.
Línea de investigación orientada a modelación, diseño y desarrollo de
instrumentos para la astronomía y física espacial en frecuencias que
van desde las microondas hasta el rango óptico.
ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)
Gigantesco y revolucionario radiotelescopio destinados a
observar longitudes de onda milimétricas y submilimétricas,constituido por 66 antenas de 7 y 12 metros de diámetro por laasociación internacional entre Europa, Norteamérica, Asia delEste y Chile, construido en el llano de Chajnantor en el desiertode Atacama.
Descripción del ProblemaReceptor banda 1 proyecto ALMA
Descripción del Problema Antena tipo bocina modelo original
Construction and Measurement of a 31.3-45 GHz Optimized Spline-
profile Horn with Corrugations, P. Zorzi, C. Granet, F. Colleoni, N. Reyes,J. Pizarro, F. P. Mena, L. Bronfman
Descripción del Problema Resultados modelo original
• Modificar las características física de laantena para permitir su construcción en unsólo bloque con corrugaciones.
• Ampliar la banda de frecuencia de operaciónde 31.3-45[GHz] a 33-52[GHz]
• Mantener el coeficiente de reflexión y lapolarización cruzada bajo -30[dB]
• Mantener constante el ancho de la cintura delhaz, para facilitar la adaptación óptica
Descripción del Problema Objetivos de la optimización
Optimización de adaptación modal Técnica de adaptación de modos
Optimización de adaptación modalMicrowave wizard MICIAN
Validación de resultados HFSSCaracterísticas del modelo
•Radio inicial de la guía de onda: 3.35 [mm]
•Radio de apertura: 15.81 [mm]
•Largo de la antena: 71.72 [mm]
•Número de corrugaciones: 31
•Ancho de la corrugación: 0.9 [mm]
•Ancho brecha entre corrugaciones: 1.22 [mm]
•Profundidad de la brecha: 2.97-1.53 [mm]
Validación de resultados HFSSCaracterísticas del modelo
• Análisis: Barrido discreto en frecuencia de 33 a
52[GHz], frecuencia central 42.5[GHz].
• Excitación: Puerto de onda, 6 modos
• Condiciones de frontera: Sólo radiación
• Campo lejano: Esfera de radiación infinita
Validación de resultados HFSSResultados copolarización y crosspolarización
-60 -40 -20 0 20 40 60-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
angle [deg]
Gain
[dB
]
Far field patterns at 42.5 GHz
Copolar E
Copolar H
Crosspolar 45°
Crosspolar -45°
-60 -40 -20 0 20 40 60-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
angle [deg]
Gain
[dB
]
Far field patterns at 35 GHz
Copolar E
Copolar H
Crosspolar 45°
Crosspolar -45°
-60 -40 -20 0 20 40 60-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
angle [deg]
Gain
[dB
]
Far field patterns at 50 GHz
Copolar E
Copolar H
Crosspolar 45°
Crosspolar -45°
Validación de resultados HFSSResultados reflexiones y centro de fase
• Se logró diseñar una antena tipo bocina con las
características físicas y electromagnéticas
deseadas.
• Los resultados obtenidos con el software Microwave
wizard de Mician son consistentes con los
resultados obtenidos utilizando HFSS de Anasoft.
• El dispositivo se encuentra en fase de construcción,
por lo que deben realizarse las pruebas
experimentales que validen los resultados de
simulación.
Conclusión y trabajo futuro
Gracias
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