Optimización de una antena tipo bocina en el rango … · Optimización de una antena tipo bocina...
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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
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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.
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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.
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Descripción del ProblemaReceptor banda 1 proyecto ALMA
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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
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Descripción del Problema Resultados modelo original
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• 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
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Optimización de adaptación modal Técnica de adaptación de modos
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Optimización de adaptación modalMicrowave wizard MICIAN
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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]
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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
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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°
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Validación de resultados HFSSResultados reflexiones y centro de fase
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• 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
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Gracias