Desarrollo de un arreglo de antenas para estudios de la alta atmósfera y otras aplicaciones

Abstract

La ionosfera es un plasma confinado entre los 50 y 1000 km de altura aproximadamente. Desde un punto de vista científico, constituye un laboratorio natural en el que interactúan dicho plasma, la radiación y el viento solar y los campos magnéticos de la Tierra e interplanetario. Dado que se halla suficientemente cerca de nosotros, es posible medir las principales variables físicas y químicas que caracterizan su comportamiento, gracias a lo cual se constituye en un indicador importante de la climatología espacial. La predicción del clima espacial resulta cada vez más importante para los sistemas de comunicación, tanto terrestres, como satelitales y de aeronavegación; para los radares de defensa y control del espacio aéreo; para los sistemas satelitales de observación de la Tierra, para los modelos climáticos de gran escala, etc. Los radares de dispersión incoherente son los instrumentos colocados en tierra que mayor información brindan sobre la ionosfera. Como contrapartida son sistemas que requieren ganancia de antena muy elevada ya que las señales a detectar son extremadamente débiles. Esto trae aparejado la necesidad de utilizar antenas reflectoras de grandes dimensiones, en la actualidad, la tendencia es evitar la construcción de este tipo de antenas y reemplazarlas por arreglos estáticos. Variando las amplitudes y la fase relativa de las corrientes que alimentan las antenas elementales del arreglo se puede modificar la forma del diagrama de irradiación, apuntar rápidamente el haz en distintas direcciones o generar haces múltiples. Adicionalmente el arreglo de antenas puede también estar formado por módulos que se pueden desmantelar rápidamente para trasladar el instrumento a otra ubicación y como se trata de una estructura sin partes móviles es de fácil mantenimiento y se puede operar remotamente. En la primer parte del presente trabajo, partiendo de los requerimientos de un radar de dispersión incoherente, se analiza por software de simulación electromagnética la conformación del arreglo necesario, considerando la ganancia y el patrón de radiación requerido. Posteriormente se estudiaron, diseñaron y simularon por software diferentes tipos de antenas elementales a ser utilizadas como elementos unitarios del arreglo. Una vez seleccionada aquella con mejores prestaciones se procedió a su construcción y medición para validar las simulaciones realizadas.