Reflectarray de doble banda y doble polarización circular con multiplexación de momento angular orbital

Área de la Ciencia:

• Electromagnetismo y Física Aplicada
• Teoría y Diseño de Antenas
• Metamateriales y Metasuperficies

Sus antecedentes:

• Los sistemas de comunicación por satélite requieren antenas eficientes de doble banda capaces de manejar multiplexación de señales complejas.
• La multiplexación de momento angular orbital (OAM) ofrece un enfoque prometedor para aumentar la capacidad de datos al codificar información en el frente de fase de las ondas electromagnéticas.
• Las antenas reflectarray (RA) proporcionan una solución de alta ganancia y bajo perfil para diversas aplicaciones, incluidas las comunicaciones por satélite.

Objetivo del estudio:

• Proponer y demostrar una novedosa reflectarray (RA) de doble banda y doble polarización circular (CP) que utiliza multiplexación de momento angular orbital (OAM).
• Lograr un desacoplamiento efectivo entre las operaciones de doble banda e integrar múltiples técnicas de multiplexación (frecuencia, polarización, OAM).
• Diseñar una celda unitaria de metasuperficie de bajo perfil capaz de operación de banda ancha y generación eficiente de haces OAM.

Principales métodos:

• Diseño de una celda unitaria de metasuperficie de bajo perfil utilizando un sustrato dieléctrico y un parche metálico para operación de banda ancha (10,6-18,1 GHz).
• Integración de técnicas de multiplexación de frecuencia, polarización y OAM dentro del diseño de la RA.
• Desarrollo de una estructura de RA capaz de generar haces OAM distintos con polarizaciones y direcciones de radiación específicas para diferentes bandas de frecuencia.

Principales resultados:

• Se logró un ancho de banda operativo del 52,2% (10,6 GHz a 18,1 GHz) con la celda unitaria de metasuperficie diseñada.
• La RA propuesta generó con éxito un haz OAM de polarización circular izquierda (l=+1) en la banda de enlace descendente (10,7-12,75 GHz).
• Se generó un haz de polarización circular derecha (l=-2) en la banda de enlace ascendente (12,75-18,1 GHz), y cada haz exhibió una dirección de radiación única.

Conclusiones:

• La RA multiplexada OAM de doble banda y doble CP desarrollada cumple con los requisitos de comunicación dúplex para sistemas satelitales de banda Ku.
• El innovador diseño demuestra un desacoplamiento efectivo de doble banda y doble CP y la integración de múltiples esquemas de multiplexación.
• Este trabajo presenta un avance significativo en la tecnología de antenas para comunicaciones satelitales de alta capacidad al permitir haces OAM distintos con polarizaciones y patrones de radiación personalizados.