antenas parche expocion labo
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ANTENAS PARCHEPOR JOHNATAN GIRALDO CHAVARRIACURSO: LABORATORIO DE EVOLUCIÓN TECNOLOGICA
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INTRODUCCION
• Las antenas parche datan de los años 50 aunque no recibieron gran atención hasta los años 70.
• La investigación en el campo de las antenas parche vino motivada por la necesidad de antenas cada vez más ligeras y compactas para las nuevas aplicaciones operando en frecuencias de microondas que se iban desarrollando.
• Sus dimensiones se eligen de forma que el “parche” disipe la potencia en forma de radiación.
• Se diseñan a partir de líneas de transmisión o resonadores sobre substrato dieléctrico.
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Estructura:
La estructura consiste en un Parche metálico (dimensiones comparables a λ), sobre un substrato dieléctrico sin pérdidas. El grosor oscila entre 0.003λ y 0.05 λ. La constante dieléctrica (εr) puede tomar valores típicos de 3 a 10. En la parte inferior de la estructura se tiene un plano conductor perfecto.
En cuanto al material dieléctrico, se opta por utilizar una baquelita comercial de constante dieléctrica (ε= 4.35), y en cuanto al material del conductor se opta por el cobre para aprovechar el uso de placas para diseño de circuito impreso (baquelita y cobre) y no tener que usar otros materiales difíciles de conseguir.
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Se pueden encontrar radiadores de las formas más diversas, aunque las geometrías más habituales son las circulares y rectangulares.
Otras formas menos habituales son las elípticas, triangulares o en forma de anillo.
FORMA DE LOS PARCHES
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Técnicas por contacto • Alimentación por línea microstrip (BW: 2-5 %,
facilidad de fabricación) • Alimentación por cable coaxial (BW: 2-5 %, )
TÉCNICAS DE ALIMENTACIÓN
Técnicas sin contacto • Alimentación por acoplamiento de
apertura (BW: 2-5 %) bajo CPL (Cross Polarization Level)
• Alimentación por acoplamiento de proximidad (BW: sobre 13%),
• Ambas son difíciles de construir ya que son multicapa
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VENTAJAS: • Son livianas y ocupan poco
volumen. • Fáciles de adaptar a distintas
superficies. • Bajos costos de fabricación y
facilidad para fabricarlas en serie.
• Soporta tanto polarización lineal como polarización circular.
• Fácilmente integrables a sistemas integrados de microondas (MICs)
• Pueden diseñarse para trabajar a distintas frecuencias.
• Mecánicamente robustas al ser montadas en superficies rígidas.
DESVENTAJAS: • Son de pequeño ancho de
banda • Baja potencia • Baja ganancia • Limitada potencia • Baja pureza de polarización • La radiación de los bordes
puede afectar los parámetros de la antena.
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APLICACIONES
Las aplicaciones más importantes son para antenas de los sistemas de teledetección (sistemas de radar a bordo de satélites), sistemas de posicionamiento global, antenas de móviles, aplicadores de calor en tratamientos de hipertermia, altímetros de aviones, aplicaciones militares y en general todos los sistemas a frecuencias de microondas.
Entre otras tenemos: • Comunicaciones móviles (estaciones base, teléfono movil, automóvil). • Antenas en aviones (navegación, altímetros, telefonía). • Satélites de comunicaciones. • Sistemas GPS• Radares (Phased arrays) con conformado electrónico de haz. • Biomédicas (aplicadores de calor en medicina (hipotermia)). • Telemetría (guiado de misiles, sensores). • Observación de la tierra.
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RADIACIÓN
Diagrama de radiación normalizado (dB) a la frecuencia central:
Patrón de radicación tridimensional:
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DISEÑO DE UNA ANTENA PARCHE RECTANGULAR
Geometría básica de una antena parche rectangular
conexión del punto de alimentación mediante un cable coaxial
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DISEÑO DE UNA ANTENA PARCHE RECTANGULAR
El dielectrico es electricamente delgado (0.003 λ <h < 0.05 λ ), para evitar fugas y ondas superficiales. La permitividad es a (3< εr <10 ), para que las lineas de campo esten confinadas en torno a l parche.
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PASOS PARA EL DISEÑO La antena parche tiene como especificaciones de diseño las siguientes: Frecuencia de operación: fr =5.8GHz Substrato dieléctrico: h= 1.6mm εr= 4.5 (constante dielectrica) Método de alimentación: cable coaxial Polarización: lineal
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CALCULO DEL ANCHO
Donde: c : velocidad de la luz en el espacio libre fr : frecuencia de operación εr : constante dieléctrica
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CÁLCULO DEL DIELÉCTRICO EFECTIVO
Donde: εr : constante dieléctrica h : altura del substrato dieléctrico W: Ancho del panel
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CÁLCULO DE LA LONGITUD EFECTIVA
Donde;c : velocidad de la luz en el espacio libre.fr : frecuencia de operación
εreff : constante dieléctrica efectiva
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Cálculo del incremento de la extensión del parche
Cálculo de la longitud del parche
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Cálculo del punto de alimentación de la antena parche
Tomando la siguiente condición se puede calcular la ubicación del punto de alimentación:
Cálculo del plano tierra de la antena parche
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BIBLIOGRAFIA
http://es.slideshare.net/joshsepe/disenoysimulacionantenapatch http://cybertesis.urp.edu.pe/bitstream/urp/68/1/saenz_js.pdf