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ANTENAS MICROSTRIP TIPO PARCHEFUNDAMENTOS Y DISEOEn el presente es el proyecto del Primer Bimestre de Sistemas de Comunicacin Radiantes. Consta de fundamentos y diseo para una antena tipo parche microstrip Patricio Montenegro C. Marco Betancourt P. 05 de octubre de 2012

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SISTEMAS RADIANTES. ANTENA MICROSTRIP TIPO PARCHE

ContenidoINTRODUCCIN ................................................................................................................................... 2 ANTENAS MICROSTRIP TIPO PARCHE ................................................................................................. 2 APLICACIONES ................................................................................................................................. 2 DISEO ............................................................................................................................................ 3 MTODOS DE DISEO ................................................................................................................. 3 MODOS DE ANLISIS ....................................................................................................................... 4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ............................................................................................... 4 FORMA DE LOS PARCHES ................................................................................................................ 6 TCNICAS DE ALIMENTACIN ......................................................................................................... 7 DISEO DE UNA ANTENA MICROSTRIP TIPO PARCHE ........................................................................ 8 SIMULACIN.................................................................................................................................. 10 CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 11

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ANTENAS MICROSTRIPINTRODUCCINLas antenas Microstrip son un tipo de antenas planas. Son una extensin de la lnea de trasmisin Microstrip Las antenas planas son monomodo. Son unas antenas resonantes impresas, para conexiones wireless en microonda de banda estrecha que requiere una cobertura semiesfrica. Debido a su configuracin planar y fcil integracin, este tipo de antenas se suelen usar como elmentos de un array. La forma y dimensiones se calculan para que el parche disipe la potencia en forma de radiacin Su estructura se basa en: - Parche metlico de dimensiones comparables a la longitud de onda - Sustrato dielctrico sin prdidas - Plano de masa Inconvenientes Baja eficiencia - Baja potencia - Alto Q - Pobre pureza de polarizacin - Banda estrecha - Radiacin espuria de las lneas Ventajas Bajo perfil - Conformable a estructuras - Fabricacin sencilla y barata - Robustas - Combinable con circuitos integrados de microondas - Verstiles en la eleccin de la frecuencia de resonancia o polarizacin

ANTENAS MICROSTRIP TIPO PARCHEExisten varios tipos de antenas microstrip, la ms comn es la antena parche.Esta antena es de banda estrecha y esta fabricada cubriendo los elementos de la antena en un metal con sustrato dielctrico formando una superficie plana. Las formas ms comunes de los parches son cuadrados, rectangulares, circulares y elpticas pero es posible cualquier forma.

APLICACIONESEstas antenas suelen estar montadas en aviones ,naves espaciales o incorporadas a radios de comunicaciones mviles. Las antenas microstrip son baratas de construir gracias a su simple estructura. Estas antenas tambin son utilizadas en UHF ya que el tamao de la antenas es directamente proporcional al ancho de banda de la frecuncia de resonancia. Una sola antena microstrip puede tener una ganancia de 6-9dBi. Un array de estas antenas consigue mayores ganancias que una sola antena microstrip. La antena microstrip ms utilizada es la de parche rectangular .Esta antena es aproximadamente la mitad de la seccin de la longitud de onda de la lnea de transmisin de una microstrip rectangular. Una ventaja de estas antenas es la diversidad de polarizacin, pueden ser fcilmente diseadas para estar polarizadas en vertical, horizontal, circular derecha o circular izquierda.

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DISEOEste tipo de antenas se disean a partir de lneas de transmisin o resonadores sobre sustrato dielctrico. Su estructura consiste en un parche metlico sobre un sustrato dielctrico sin prdidas. El grosor varia entre 0.003 y 0.05 y su constante dielctrica puede tomar valores entre 2 y 12. En la parte inferior hay un plano conductor perfecto.

Las antenas parche son un tipo popular de antena cuyo nombre viene del hecho de que consisten bsicamente en un parche de metal tapado por un soporte plano que normalmente es de plstico y lo protege de daos. Los primeros diseos datan de la dcada de los 50, y se empiezan a utilizar en sistemas a partir de los aos 70. La estructura consiste en un Parche metlico (dimensiones comparables a ), sobre un substrato dielctrico sin prdidas. El grosor oscila entre 0.003 y 0.05 . La constante dielctrica (r) puede tomar valores tpicos de 2 a 12. En la parte inferior de la estructura se tiene un plano conductor perfecto.

MTODOS DE DISEO Existen diversos autores que muestran muchas formas de disear arreglos de antenas tipo microstrip, y otros se ocupan de antenas simples. Para nuestro caso se van a analizar los criterios

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de diseo de tres autores fundamentalmente, siendo ellos: Balanis, Bahl y Bhartia, y Benalla y Gupta. Mtodo de Benalla y Gupta se puede observar que el mtodo que ellos plantean aplica solamente en el diseo de antenas microstrip rectangulares de 2 puertos, en el cual trabajan con un arreglo de antenas microstrip. Por tal razn esta forma de diseo no aplica para lo que se busca en este trabajo el cual consiste en disear un mdulo de antena tipo microstrip para transmitir en la banda UHF. Mtodo de Bahl y Bhartia La forma en que Bahl y Bhartia plantean el diseo de una antena tipo microstrip se basa en una geometra rectangular (figura 3) y en el conocimiento de "r(constante dielectrica del sustrato), fr(frecuencia de resonancia en Hz) y el grosor del sustrato h. Mtodo de Balanis El mtodo de Balanis se basa en una recopilacin de varios autores, y en el cual se muestra la manera de disear una antena microstrip rectangular. Este sistema como se ver ms adelante se basa en el anlisis por el mtodo de cavidades resonantes.

MODOS DE ANLISISExisten diversos mtodos de anlisis para una antena tipo microstrip, sea cual sea la forma del parche. Entre los ms conocidos estn Modelo de lnea de transmisin Modelo de cavidades resonantes Mtodo de diferencias finitas

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Las antenas microstrip se pueden analizar de muy diversas formas, desde los modelos ms simples, basados en lneas de transmisin o cavidades hasta los ms complejos, utilizando mtodos numricos o espectrales. La lnea de transmisin microstrip consiste en un conductor separado por un dielctrico sobre un plano de masa.

El modo fundamental es quasi-TEM, estando la mayor parte del campo confinado en el dielctrico.

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El dielctrico es elctricamente delgado (0.003