Contribución a la integración de cabezales de radiofrecuencia y estructuras radiantes para sistemas radar de exploración superficial con configuración de array digital
- Autores: Fernando Ibañez Urzaiz
- Directores de la Tesis: Javier Gismero Menoyo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Félix Pérez Martínez (presid.), Jesús Grajal de la Fuente (secret.), Javier Carretero Moya (voc.), Jose Luis Vazquez Roy (voc.), José Luis Masa-Campos (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnologías y Sistemas de Comunicaciones por la Universidad Politécnica de Madrid
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
Los trabajos presentados en esta tesis se enmarcan inicialmente en un proyecto de investigación (TEC2014-53815-R) de título “Array Digital en Recepción para Radares FMCW de Vigilancia Superficial (RAD-DAR)”. El objetivo del proyecto fue el desarrollo de un radar de vigilancia superficial, concretamente un radar ubicuo. Este sistema tiene una arquitectura de array digital en recepción y las contribuciones de esta tesis al proyecto se centran en esa parte.
El array digital en recepción está formado por 𝑁 antenas receptoras con un receptor asociado cada una para llevar las señales a banda base para su posterior digitalización y procesado. Los objetivos de diseño de los elementos radiantes se justifican en función de la aplicación principal del sistema. En este trabajo se analizan diferentes parámetros de la antena (tipo de antena, tipo de alimentación, polarización…) y de su receptor asociado mediante simulaciones electromagnéticas y circuitales para explicar los diseños finales. Además, se presentan medidas de los diferentes subsistemas y del sistema completo para mostrar los objetivos cumplidos.
Una parte importante del procesado de señal en un radar de vigilancia superficial es la estimación de la dirección de llegada de las señales. Una de las técnicas más establecidas en los radares de vigilancia para la estimación de la dirección de llegada es la técnica monopulso. En este trabajo se analizan las particularidades de la técnica monopulso en arrays digitales en recepción. Además, gracias a la digitalización de las señales recibidas, se analiza la implementación de otros estimadores de la dirección de llegada.
Las tolerancias de los componentes, el acoplamiento entre antenas o los desequilibrios entre receptores entre otros efectos generan diferencias entre canales que limitan las prestaciones del sistema. La calibración del sistema persigue corregir los desequilibrios entre canales, idealizando sus respuestas lo que permite explotar todas las características del sistema desarrollado. El proceso de calibración se demuestra mediante simulaciones numéricas, para después aplicar los algoritmos implementados a datos experimentales.
Gracias a sus características se está extendiendo el uso de arquitecturas de array digital a otras aplicaciones y el grupo de investigación al que pertenece el autor ha desarrollado un sensor de tráfico con esta estructura. La contribución de esta tesis a ese sistema es el diseño, análisis y fabricación de sus elementos radiantes. La frecuencia de trabajo, el nivel de lóbulos secundarios o el diseño de las antenas receptores son algunos de las dificultades de su diseño. En esta tesis se muestra todo el proceso de diseño seguido partiendo de los objetivos marcados para las antenas, siguiendo con las simulaciones electromagnéticas y terminando con las medidas de las mismas.
