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Diseño de antenas para estaciones de GPS mediante parametrización de las corrugaciones de choke
Author
Pérez Quintana, AdriánAdvisor
Salas Natera, Miguel A.Entity
UAM. Departamento de Tecnología Electrónica y de las ComunicacionesDate
2016-07Subjects
TelecomunicacionesEsta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Abstract
Este Trabajo Fin de Grado consiste en el diseño y optimización de una antena de choke
para estaciones de GPS en banda L utilizando una antena de parches circulares apilados
como elemento radiante de la antena y conectores coaxiales como alimentación usando
polarización circular.
Como diseño inicial de este proyecto, se parte del modelo de bocina con cuatro chokes
optimizados para dos frecuencias propuesto por los autores en [1], que posee gran
pureza de polarización y baja componente contrapolar en la banda X. Este modelo de
bocina de chokes, con una disposición del ángulo de los chokes invertidos, similar a los
modelos de antenas de chokes 3D de GPS propuestos por los autores en [2], que
presentan ventajas frente a la geometría 2D de antenas de GPS en aspectos de
estabilidad del centro de fase, reducción del multi-trayecto, y mayor ganancia de señal
para bajos ángulos de inclinación de señales de GPS.
Para la optimización de la antena con chokes en la banda de frecuencia establecida
(1.21-1.58), se llevará a cabo el estudio del impacto de la geometría 3D respecto a una
serie de parámetros. El primer estudio paramétrico será el de la optimización de los
anchos de los chokes. Posteriormente, se realizarán dos estudios paramétricos: el
primero sobre la variación de las pendientes lineales que forman los chokes entre sí, y el
segundo de la disposición de la envolvente que forman los chokes según una función
coseno, respetando para cada caso la profundidad de la pared interior o exterior del
choke.
Tras obtener los mejores modelos de antenas con chokes para cada caso de estudio, se
implementará y optimizará una antena de parches circulares apilados como elemento
radiante. Se parametrizarán sus dimensiones y se valorará el uso de bocados en los
parches.
Finalmente, se integrará la antena completa utilizando los cinco mejores modelos de
antenas con chokes obtenidos en los estudios paramétricos, junto con el mejor modelo
de la antena de parches circulares. Se valorarán los resultados del modelo de antena
completa, y se comparará frente a los modelos comerciales de antenas de choke 2D para
GPS revisando las especificaciones de modelos como el de Thales This Bachelor Thesis consists in the design and optimization of a choke ring antenna for
GPS permanent stations in L-band using a circular stacked patch antenna as antenna
element and coaxial connectors as feeding using circular polarization.
As an initial design, this project is based on the four optimized choke ring model for
two frequencies proposed by the authors in [1], which has high purity polarization and
low crosspolarization for X-band. This choke ring model, with an invested angle choke
layout, similar to the 3D GPS choke ring models proposed by the authors in [2], which
have some advantages over the 2D geometry of the GPS antennas in issues of stability
of the phase center, multipath reduction and higher signal gain for low elevation
tracking.
So that the optimization of the choke ring antenna at the set frequency band (1.21-1.58),
it will be carried out the study of the impact of the 3D geometry over a number of
parameters. The first study will be the optimization of the wide chokes. Subsequently,
two parametric studies will be performed: the first one about the variation of the linear
slopes that chokes form between them, and the second one about the envelope that
chokes can form in a cosine model respecting in each case the depth of the inner or
outer wall of the choke.
After obtaining the best choke ring models for each case of study, it will be
implemented and optimized a circular stacked patch antenna as antenna element. Its
dimensions will be parameterized, and it will be assessed the use of bites on the patches.
Finally, the complete antenna will be integrated using the best five choke ring antenna
models obtained at the parametric studies, along with the best circular patch antenna
model. The results of the complete antenna model will be evaluated, and they will be
compared with the 2D GPS choke ring commercial models checking the specifications
from models as the Thales one
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