Aplicación de la teoría de modos característicos al estudio de antenas fractales - Gross, Patricio Martín (2023)
Las antenas llamadas fractales, constituidas sobre la base de la repetición de un patrón geométrico, tienen un comportamiento multibanda gracias a su propiedad de autoescalabilidad. Contenida dentro de la forma externa de la estructura fractal se encuentra la misma forma, o similar, repetida en varias escalas menores. La primera antena fractal multibanda construida fue el monopolo de Sierpinski. El desarrollo de las tecnologías en telefonía móvil y comunicaciones por microondas ha encontrado en este tipo de antenas características ventajosas para su diseño y aplicación, como por ejemplo su reducido tamaño. Por otro lado, la expansión de una cantidad física en una serie de funciones base es un recurso matemático ampliamente utilizado. Una posible expansión, que ofrece un interesante enfoque para la comprensión del fenómeno físico, es la Teoría de los Modos Característicos (TMC o CMA según sus siglas en inglés: Characteristic Mode Analysis). Esta teoría fue enunciada por Garbacz en 1968 y posteriormente mejorada por Harrington y Mautz en 1971. Sin embargo, su eficiente aprovechamiento no llegó antes del desarrollo del Electromagnetismo computacional (CEM Computational Electromagnetics) basado en la aplicación de los métodos numéricos, así como el desarrollo de computadoras cada vez más poderosas. En el año 2007 Cabedo Fabres aplicó esta teoría para el análisis del diseño de antenas, presentándolo como un enfoque novedoso para el entendimiento físico del comportamiento radiante de estos dispositivos. Con este enfoque analizaremos una antena fractal, monopolo de Sierpinski, en su desarrollo más elemental, es decir para un par de iteraciones. Se realizarán simulaciones con el software de simulación electromagnética FEKO, el cual posibilita no sólo un estudio clásico del diagrama de radiación según la frecuencia, sino que ofrece un análisis basado en la TMC. Esto permite estudiar el comportamiento natural de la antena independientemente de toda excitación externa.