El Instituto FBH de Alemania desarrolla una antena de bocina corrugada de 110-170 GHz

es.wedoany.com Noticia: El Instituto Ferdinand Braun (Ferdinand Braun Institut, FBH) de Berlín, Alemania, ha completado el diseño, fabricación y evaluación experimental de una antena de bocina corrugada apilada en la banda D (110–170 GHz). Esta antena tiene una frecuencia central nominal de 150 GHz, con una ganancia medida de 18,5 dBi y un coeficiente de reflexión inferior a -20 dB, manteniendo un diagrama de radiación estable en el rango de 140–160 GHz.

En el contexto de la evolución de los sistemas de comunicación inalámbrica hacia bandas sub-THz y 6G, el diseño de antenas debe equilibrar ganancia, ancho de banda, eficiencia y fabricabilidad. La antena de bocina corrugada es adecuada para estos enlaces de alta frecuencia gracias a sus bajas pérdidas de transmisión, diagrama de radiación altamente simétrico, bajo nivel de polarización cruzada, así como una alta eficiencia de apertura y eficiencia de radiación. Estas características contribuyen a mejorar la fidelidad de la señal, suprimir componentes de polarización no deseados y reducir las pérdidas de transmisión; desde la perspectiva de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) ecológicas, la potencia de transmisión necesaria para alcanzar un margen de enlace determinado es menor, lo que reduce el consumo energético general del sistema.

El objetivo de diseño de esta antena multicapa es lograr una ganancia superior a 20 dBi en un ancho de banda operativo de más de 10 GHz.

Los componentes de la antena se apilan a partir de láminas delgadas de aleación de aluminio cortadas con láser, con espesores de 50 µm y 200 µm, que se alinean mediante pasadores de posicionamiento y se fijan con tornillos. La transición cónica se mecaniza a partir de un bloque de aluminio mediante electroerosión por hilo (wire-EDM), completando la transición geométrica y electromagnética desde la guía de ondas rectangular WR-6 hasta la apertura circular de la bocina. La estructura de la bocina se expande desde una apertura circular de 1 mm hasta una apertura de radiación de 7 mm en una longitud de 20 mm.

Los resultados medidos coinciden en gran medida con los datos de simulación, lo que indica una buena previsibilidad del diseño, capaz de reducir la necesidad de iteraciones de rediseño, acortando así el ciclo de desarrollo y disminuyendo el consumo de materiales y la huella ambiental asociada. Un coeficiente de reflexión inferior a -20 dB indica que las pérdidas de potencia debidas a la desadaptación de impedancia son despreciables, y una mayor proporción de la energía transmitida se radia eficazmente en lugar de disiparse en forma de calor, lo que mejora directamente la eficiencia energética de los sistemas de comunicación de alta frecuencia.

En el rango de 140–160 GHz, el diagrama de radiación de la antena se mantiene estable, lo que favorece el mantenimiento de un rendimiento de enlace consistente. La ganancia medida de 18,5 dBi es ligeramente inferior al objetivo de diseño de 20 dBi, pero sigue proporcionando una directividad suficiente para enlaces punto a punto altamente enfocados, lo que contribuye a mejorar la eficiencia de utilización del espectro y a reducir la interferencia cocanal, ambos requisitos clave para redes de comunicación inalámbrica energéticamente eficientes y sostenibles.

Este trabajo fue financiado parcialmente por el BMFTR de Alemania en el marco de la "Fábrica de Investigación de Microelectrónica de Alemania (Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland, FMD)" (número de referencia 16FMD02) y del proyecto "GreenICT@FMD" (número de referencia 16ME0505).