Metasurface-Based Leaky-Wave Antennas with Aperture Synthesis Capabilities

Abstract

Esta tesis doctoral explora el diseño e implementación de antenas de onda de fuga (LWA) basadas en metasuperficies y construidas en guías de placas paralelas. El trabajo tiene como objetivo mejorar características clave de radiación, como el ancho de banda, la eficiencia de apertura y las capacidades de direccionamiento del haz, mediante metodologías analíticas y estrategias de diseño prácticas. En primer lugar, se abordan las limitaciones inherentes de las antenas basadas en cavidades Fabry-Pérot relacionadas con su naturaleza resonante, combinando las perspectivas de óptica geométrica y ondas de fuga, lo que permite un control simultáneo del ancho de banda y la eficiencia de apertura. A continuación, se analiza una configuración más compleja, que consiste en una LWA unidimensional basada en metasuperficies de Huygens bianisótropas (BHMS). En ella se permite un factor de fuga variable en el análisis teórico para lograr un control completo de la distribución del campo en la apertura, lo que permite dar forma al diagrama de radiación. A continuación, se propone una novedosa configuración LWA bidimensional basada en BHMS que permite la orientación en un semiespacio completo del haz polarizado linealmente mediante una formulación totalmente analítica y sin requerir propiedades quirales. Paralelamente, y anticipando futuras implementaciones de antenas reconfigurables, se caracterizan experimentalmente cristales líquidos como materiales dieléctricos sintonizables, utilizando un método simplificado y efectivo adecuado para entornos estándar de microondas. Estos resultados ofrecen una base sólida para futuros desarrollos en antenas basadas en metasuperficies, eficientes y reconfigurables.