Diseño y simulación de una antena de lente metálica en la banda ku para la optimización de un enlace satelital
This research project focuses on the design and analysis of a metallic lens intended for Ku-band. This lens is conformed by 3 layers: the first one is a lens of 3 short-circuited coplanar rings of 12 and 24 sectors, while the second and third layers are simple rings with a width of 15 mm (0.6λo) and...
Wedi'i Gadw mewn:
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2025
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| Tagiau: |
Ychwanegu Tag
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| description | This research project focuses on the design and analysis of a metallic lens intended for Ku-band. This lens is conformed by 3 layers: the first one is a lens of 3 short-circuited coplanar rings of 12 and 24 sectors, while the second and third layers are simple rings with a width of 15 mm (0.6λo) and inner diameters of 84 mm (3.36λo) and 100 mm (4λo), respectively. The proposed antenna is based on λ/2 and λ/4 resonators. In addition, the feeder is designed, which is a WR75 rectangular to square guide transition, in which a 40 mm inner diameter resonant ring and a 130 x 130 mm ground plane are placed. To achieve one of the objectives of designing the metallic lens operating in the Ku-band, the electromagnetic simulator CST Studio Suite is used. This software allows modeling and simulating the behavior of the antenna to achieve the desired performance in the band of interest, considering parameters such as gain, directivity, efficiency, reflection coefficient and radiation pattern. In addition, the plane wave incidence method is used to find the appropriate focal point to place the feeder with respect to the lens. The proposed lens is designed in 0.035 mm thick aluminum and has two models where the 12 and 24 sectors are merged, varying the separation between rings. For the feeder, aluminum is used throughout its structure. The results obtained from the electromagnetic simulator CST Studio Suite show that the proposed lens complies with the expected operating parameters. It is observed that there is an adaptation in the entire KU band below -10 dB for the reflection coefficient. In addition, there is a 7.4 dB increase in directivity around 12 GHz. Moreover, MATLAB Simulink, specifically the Satellite Communications toolbox, has been used to justify the lens performance. The scenario has been created and the antenna characteristics have been incorporated to observe and verify the link quality. |
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This software allows modeling and simulating the behavior of the antenna to achieve the desired performance in the band of interest, considering parameters such as gain, directivity, efficiency, reflection coefficient and radiation pattern. In addition, the plane wave incidence method is used to find the appropriate focal point to place the feeder with respect to the lens. The proposed lens is designed in 0.035 mm thick aluminum and has two models where the 12 and 24 sectors are merged, varying the separation between rings. For the feeder, aluminum is used throughout its structure. The results obtained from the electromagnetic simulator CST Studio Suite show that the proposed lens complies with the expected operating parameters. It is observed that there is an adaptation in the entire KU band below -10 dB for the reflection coefficient. In addition, there is a 7.4 dB increase in directivity around 12 GHz. Moreover, MATLAB Simulink, specifically the Satellite Communications toolbox, has been used to justify the lens performance. The scenario has been created and the antenna characteristics have been incorporated to observe and verify the link quality.Este proyecto de investigación se centra en el diseño y análisis de una lente metálica destinada para la banda Ku. Esta lente está conformada por 3 capas: la primera es una lente de 3 anillos coplanares cortocircuitados de 12 y 24 sectores, mientras que la segunda y tercera capa son simples anillos con un ancho de 15 mm (0,6λo) y diámetros internos de 84 mm (3,36λo) y 100 mm (4λo), respectivamente. La antena propuesta se basa en resonadores de λ/2 y λ/4. Además, se diseña el alimentador, que es una transición de guía rectangular a cuadrada WR75, en la cual se coloca un anillo resonante de diámetro interno de 40 mm y un plano de masa de 130 x 130 mm. Para alcanzar uno de los objetivos de diseñar la lente metálica que opere en la banda Ku, se utiliza el simulador electromagnético CST Studio Suite. Este software permite modelar y simular el comportamiento de la antena para lograr el rendimiento deseado en la banda de interés, considerando parámetros como la ganancia, directividad, eficiencia, coeficiente de reflexión y patrón de radiación. Además, se utiliza el método de incidencia de onda plana para encontrar el punto focal adecuado para colocar el alimentador respecto a la lente. La lente propuesta se diseña en aluminio de 0.035 mm de grosor y tiene dos modelos donde se fusionan los sectores de 12 y 24, variando la separación entre anillos. Para el alimentador, se usa aluminio en toda su estructura. Los resultados obtenidos del simulador electromagnético CST Studio Suite evidencian que la lente propuesta cumple con los parámetros de funcionamiento previstos. Se observa que existe una adaptación en toda la banda KU por debajo de -10 dB para el coeficiente de reflexión. Además, se registra un incremento de 7.4 dB en la directividad en torno a 12 GHz. Por otra parte, para justificar el funcionamiento de la lente se ha usado Simulink de MATLAB, específicamente el toolbox Satellite Communications. Se ha creado el escenario e incorporado las características de la antena para observar y verificar la calidad del enlace.UNACH, Ecuador.RiobambaSantillán Haro, Daniel Antonio2025-01-24T14:06:54Z2025-01-24T14:06:54Z2025-01-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis109 páginas.Muyulema Y., Karla E. (2025). Diseño y simulación de una antena de lente metálica en la banda ku para la optimización de un enlace satelital. (Tesis de grado). Universidad Nacional de Chimborazo. Riobamba, Ecuador.UNACH-EC-FI-IETELhttp://dspace.unach.edu.ec/handle/51000/14655spahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ec/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Universidad Nacional de Chimborazoinstname:Universidad Nacional de Chimborazoinstacron:UNACH2025-11-14T08:02:45Zoai:localhost:51000/14655Institucionalhttp://dspace.unach.edu.ec/Universidad públicahttps://www.unach.edu.ec/http://dspace.unach.edu.ec/oai.Ecuador...opendoar:02025-11-14T08:02:45Repositorio Universidad Nacional de Chimborazo - Universidad Nacional de Chimborazofalse |
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