El principal objetivo de esta tesis es demostrar que la Teoría de los Modos Característicos puede ser empleada de forma sistemática para diseñar antenas de hilo y antena planas. La gran ventaja de los modos característicos, frente a otros métodos de diseño, es la clara visión física que proporcionan de los fenómenos que contribuyen a la radiación de la antena. A través de numerosos ejemplos se demostrará como los modos característicos permiten comprender mejor el funcionamiento de una antena, de forma que el diseño de la misma se puede realizar de forma justificada y coherente. También se mostrará como la información proporcionada por los modos característicos puede ser aprovechada para seleccionar la forma más apropiada para el elemento radiante, al igual que para elegir una configuración de alimentación óptima que maximice el ancho de banda de impedancia. La Teoría de los Modos Característicos fue inicialmente formulada por Garbacz en 1968, y posteriormente refinada por Harrington y Mautz en 1971. Tradicionalmente, los modos característicos han sido empleados para sintetizar formas de antena, y para controlar la difracción de objetos mediante carga reactiva. Sin embargo, en la actualidad, la Teoría de los Modos Característicos ha caído prácticamente en el olvido, a pesar de que permite obtener una solución modal para la corriente, que es de gran utilidad a la hora de analizar problemas de análisis, síntesis y optimización de antenas y difractores. La Teoría de los Modos Característicos parte de la definición de un problema de autovalores que involucra la matriz de impedancia generalizada de la estructura, y que tras ser resuelto proporciona un conjunto de modos de corriente reales, que son los denominados modos característicos. Estos modos se corresponden con las resonancias naturales de la estructura y pueden ser obtenidos numéricamente para cuerpos conductores de forma arbitraria. Por otra parte, los modos característicos forman un conjunto de funciones cer / Cabedo Fabrés, M. (2007). Systematic design of antennas using the theory of characteristic modes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1883

El diseño de antenas para los nuevos sistemas de comunicaciones inalámbricas ha suscitado un creciente interés en los últimos años. El principal objetivo de esta Tesis Doctoral es la propuesta de un método general de diseño de antenas para sistemas de comunicaciones inalámbricas que proporcione una visión física del proceso de diseño. Para alcanzar este objetivo, se propone el uso de un método basado en la descomposición modal de la corriente en la superficie del cuerpo conductor. Los modos tienen la ventaja de proporcionar una visión más física del comportamiento radiante de la antena, así como información muy útil para la optimización de la geometría de la antena y para la selección del mecanismo óptimo de alimentación y su localización. En la Tesis se realizará una revisión de los diferentes métodos modales disponibles, así como de los parámetros más importantes a tratar cuando se trabaja con soluciones modales. Además, se investigará un método para obtener expresiones cerradas para las corrientes superficiales en objetos conductores planos abiertos. Como se verá, los objetos planos con formas canónicas se pueden interpretar en muchas ocasiones como deformaciones de objetos tridimensionales cuyas superficies coinciden con las de algunos de los sistemas de coordenadas curvilíneas. De esta forma, se obtendrán expresiones cerradas para los modos vectoriales en un disco conductor circular y una tira plana infinita. Estas funciones se propondrán como funciones base de dominio completo en problemas más complejos que incluyan este tipo de superficies planas. Los modos de corriente definidos a partir de las funciones de onda vectoriales son de naturaleza compleja, lo que dificulta en ocasiones su uso para el diseño de antenas. Por el contrario, la Teoría de los Modos Característicos proporciona una descomposición de la corriente total en la superficie de un cuerpo conductor de forma arbitraria en un conjunto de modos reales, cuyos diagramas de radiación son ortogonales / Antonino Daviu, E. (2008). Analysis and design of antennas for wireless communications using modal methods [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2188