Diseño e implementación de una antena de varilla dieléctrica modificada usando impresión 3D para la banda X

Abstract

El trabajo de tesis presenta el diseño, implementación y validación experimental de una lente dieléctrica tipo varilla fabricada mediante manufactura aditiva para aplicaciones de comunicaciones satelitales en las bandas X y Ku. El sistema propuesto consiste en una varilla dieléctrica integrada a una guía de onda circular, con un transformador de impedancia escalonado de cinco secciones en su interior, orientado a mejorar la adaptación y eficiencia de radiación. El diseño propuesto se desarrolló y simuló en CST Studio Suite, y fue fabricado usando la tecnología FFF (Fabricación por Filamento Fundido) con filamento PLA, optimizando una densidad de relleno del 50 % para controlar la permitividad efectiva. Esta configuración permite modificar el comportamiento electromagnético del material y mejorar la ganancia sin aumentar el volumen de la estructura. Las mediciones experimentales, de acoplamiento y ganancia mostraron una buena concordancia con los resultados simulados, validando la funcionalidad del diseño. La antena dieléctrica logra operar entre 10 GHz y 13 GHz y tiene una ganancia máxima de 15.6 dBi, con una mejora de 7.2 dB respecto a una guía de onda sin lente. La propuesta se presenta como una alternativa compacta, reproducible y de bajo costo para el desarrollo de antenas de alto rendimiento mediante impresión 3D.