Dentro del presente proyecto se pretende proponer, investigar y desarrollar nuevos tipos de antenas de onda de fuga reconfigurables capaces de asegurar el escaneo bidimensional con lóbulo filiforme. La antena de onda de fuga convencional contiene dos capas isótropas: la capa parcialmente transparente (CPT) y la capa totalmente reflectiva (CTR). La isotropía de las capas asegura iguales condiciones para las ondas que se propagan en diferentes direcciones azimutales entre la CPT y la CTR. Por lo tanto, la antena de onda de fuga bidimensional convencional forma un lóbulo filiforme solo en la dirección ortogonal a la CTR o un lóbulo cónico. Los autores del proyecto proponen introducir la anisotropía reconfigurable a las CPT y las CTR. Con dicha anisotropía, las ondas electromagnéticas entre las capas viajarán en una dirección azimutal determinada, formando en el espacio libre un lóbulo filiforme apuntando en la dirección deseada. Para introducir la anisotropía a la CPT y la CTR se utilizarán estructuras electromagnéticas de banda prohibida (EEBP), donde se suprime la propagación de la onda superficial. La formación de la EEBP depende de la distancia entre la CPT y la CTR, así como de las fases de los coeficientes de reflexión (CR) de las placas. Entonces, manipulando las fases de los CR es posible formar la EEBP o la estructura electromagnética que soporta ondas superficiales para la misma distancia entre las placas. Intercalando las EEBP con estructuras electromagnéticas donde puede propagarse la onda superficial, es posible formar las líneas de transmisión reconfigurables e imponer la dirección de propagación a la onda superficial. Para asegurar la manipulación de las fases de los coeficientes de reflexión, se propone utilizar los arreglos reflectivos tipo espirafase donde la fase del coeficiente de reflexión depende de la orientación angular del elemento. En la primera etapa del proyecto se analizarán elementos basados en el resonador ranurado anular con cargas reactivas. Durante el proyecto los autores desarrollaran los modelos matemáticos basados en la teoría electromagnética que permitirán predecir el comportamiento de las antenas de onda de fuga. También se investigarán los efectos que tienen lugar en la interfaz entre la EEBP y la estructura electromagnética, donde es posible la propagación de la onda superficial. Se determinarán los parámetros de las líneas de transmisión reconfigurables incluyendo la velocidad de fase de la onda así como la impedancia característica de las líneas. Además, se investigará la posibilidad de reducción de los efectos de las pérdidas de disipación en los conmutadores electrónicos concentrándolos en la EEBP. La parte importante del proyecto considera el desarrollo de la tecnología de fabricación de los circuitos integrados híbridos con las pérdidas de disipación reducidos. También se pretende construir un sistema automatizado de medición de los patrones de radiación de las antenas. Los resultados principales del proyecto serán publicados en las revistas de circulación internacional así como reportados en los foros académicos internacionales. Dentro del proyecto se formarán recursos humanos a nivel de licenciatura, maestría y doctorado capaces de trabajar en el área de antenas y electromagnetismo aplicado. Al finalizar el proyecto, se evaluaran las perspectivas del uso de las antenas de onda de fuga diseñadas para la tecnología de telecomunicaciones satelitales, radiovisión, aterrizaje instrumental de aeronaves, radares anticolisión de vehículos, etc.

1) Propuesta de nuevos tipos de antenas de onda de fuga reconfigurables (AOFR) de alto rendimiento con la capacidad de escaneo bidimensional operando en las bandas de extremadamente alta frecuencia. El estado del arte reporta el escaneo en una sola dimensión debido al uso de capas isotrópicas. En este proyecto se propondrán estructuras con capas anisotrópicas para el escaneo en dos dimensiones. 2) Generación de nuevos principios de operación desarrollados para las antenas de la onda de fuga basados en el concepto de la banda electromagnética prohibida (electromagnetic band gap) [21-25]. En las estructuras electromagnéticas con la banda prohibida se suprime la propagación de la onda electromagnética superficial. Entonces, intercalando las estructuras electromagnéticas de banda prohibida (EEBP) con las estructuras que permiten propagación de la onda electromagnética superficial es posible obtener las líneas de transmisión que de manera eficiente guíen las ondas electromagnéticas en una dirección dada. Por este medio se induce anisotropía en la CTR y, como resultado, podemos apuntar el lóbulo principal de la antena en la dirección deseada. 3) Desarrollo de un nuevo método de formación de líneas de transmisión dentro de la antena de onda de fuga. La formación de la EEBP depende de la distancia entre la CPT y la CTR, así como de las fases de los coeficientes de reflexión de la CTR y de la CPT. Entonces, se puede suprimir o permitir la propagación de la onda superficial manipulando las fases del coeficiente de reflexión de la CTR manteniendo fija la distancia entre las capas. 4) Nuevo diseño para la CTR. Para manipular el coeficiente de reflexión de la CTR se propone utilizar el arreglo reflectivo tipo espirafase basado en los elementos ranurados que tienen forma de anillo con cargas reactivas [26-27]. La fase del coeficiente de reflexión del anillo depende de la posición anular de las cargas reactivas. Entonces, se puede suprimir o permitir la propagación de la onda electromagnética superficial cambiando posición angular de las cargas reactivas en los elementos. (Fig. 5). 5) Modelos matemáticos que permitirán determinar las condiciones necesarias para formar la estructura electromagnética con banda prohibida entre las dos superficies reflectoras. Se considera una superficie reflectora como superficie selectiva de frecuencia (SSF) [28-29] con una pantalla metálica instalada a cierta distancia de la FSS. 6) Nuevo diseño de las líneas de transmisión formadas por medio de intercalación de las estructuras electromagnética con banda prohibida y de las estructuras que permiten la propagación de la onda electromagnética superficial. 7) Nuevo método de reducción de las pérdidas de disipación en la antena de onda de fuga provenientes de los conmutadores de reconfiguración no ideales. El método consiste en la concentración de los conmutadores en la estructura electromagnética de la banda prohibida. Como resultado cambiarán los parámetros de la estructura electromagnética de banda prohibida y las propiedades de propagación en la línea de transmisión reconfigurable. 8) Modelos matemáticos que aseguren el cálculo de los parámetros principales de las líneas de transmisión formadas como resultado de la intercalación de las estructuras electromagnéticas con banda prohibida y las estructuras que permiten propagación de la onda superficial. Se pretende elaborar los métodos para calcular la constante de propagación y la impedancia característica de esas líneas de transmisión. 9) Modelos matemáticos de nuevas antenas de onda de fuga basados en la teoría electromagnética. 10) Métodos matemáticos que permitan modelar los efectos que surgen en la frontera entre las estructuras electromagnéticas con banda prohibida y las estructuras que permiten la propagación de la onda electromagnética. 11) Métodos experimentales adecuados para la verificación de los modelos matemáticos propuestos. 12) Una nueva tecnología de fabricación de circuitos integrados híbridos con el fin de asegurar la fabricación de los elementos reconfigurables de la antena de onda de fuga de bajo costo. 13) Métodos experimentales desarrollados para medir las características de las antenas de onda de fuga fabricadas. 14) Formación de recursos humanos de alto nivel preparados para resolver problemas actuales en el área de antenas, dispositivos de microondas y comunicaciones inalámbricas. A largo plazo, el proyecto contribuirá al desarrollo de antenas eficientes de onda de fuga reconfigurables electrónicamente operando en las bandas de extremadamente alta frecuencia, lo que permitirá alcanzar un nivel tecnológico más alto comparando con el nivel actual de los sistemas de telecomunicaciones, de los sistemas de control de tráfico, de los sistemas anticolisión de automóviles y de helicópteros, así como de los sistemas de radiovisión y en la aviónica.