proyecto modulo viii
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA
AREA DE LA ENERGIA LOS RECURSOS NATURALES NO
RENOBABLES
CARRERA: ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES
DOCENTE : Ing. Pabel Merino
MATERIA : Proyecto de modulo
ESTUDIANTES :
Manuel Cabrera F.
Eduardo Neira P.
Vicente Poma G.
MODULO : VIII
FECHA : 22/07/2013
LOJA – ECUADOR
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INDICE INDICE .................................................................................................................................................. ii
1. TEMA: ....................................................................................................................................... v
2. RESUMEN ................................................................................................................................. vi
3. PROBLEMÁTICA ................................................................................................................... vii
4. JUSTIFICACIÓN...................................................................................................................... viii
5. OBJETIVOS ............................................................................................................................... ix
5.1 Objetivo General: ...................................................................................................................... ix
5.2 Objetivo Específicos: ................................................................................................................ ix
6. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 1
7. REVISION DE LITERATURA ............................................................................................... 2
7.1 FUNDAMENTOS BÁSICOS DE RADIOFRECUENCIA .................................................... 3
7.1.1 Introducción ......................................................................................................................... 3
7.1.2 Fundamentos básicos de Radiofrecuencia .................................................................. 3
7.1.3 Propagación de ondas ................................................................................................... 4
7.1.4 Pérdidas de la señal en el espacio libre ........................................................................ 4
7.1.5 Propagación terrestre de las ondas electromagnéticas .............................................. 4
7.1.6 Propagación de ondas terrestres. ................................................................................. 5
7.1.7 Propagación de ondas espaciales.................................................................................. 6
7.1.8 Relación de voltajes de ondas estacionarias (SWR). .................................................. 7
7.1.9 Pérdida por des-acoplamiento ...................................................................................... 7
7.2 FUNDAMENTOS DE ANTENAS .............................................................................................. 8
7.2.1 ¿Qué es una antena? ..................................................................................................... 8
7.2.2 Antecedentes .................................................................................................................. 8
7.2.3 Evolución de las telecomunicaciones ........................................................................... 9
7.2.4 Tipos de antenas .......................................................................................................... 10
7.2.4.1 Antenas de Hilo o Alambre..................................................................................... 10
7.2.4.2 Antenas de Apertura ............................................................................................... 10
7.2.4.3 Antenas Microcinta ................................................................................................. 11
7.2.4.4 Antenas de Arreglos o “Array” .............................................................................. 12
7.2.4.5 Antenas Reflectoras ................................................................................................. 13
7.2.5 Parámetros Fundamentales de las Antenas .............................................................. 13
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7.2.5.1 Patrón de radiación ................................................................................................. 14
7.2.5.2 Densidad de potencia radiada ................................................................................ 14
7.2.5.3 Directividad.............................................................................................................. 15
7.2.5.4 Ancho de Haz ........................................................................................................... 16
7.2.5.5 Ganancia .................................................................................................................. 16
7.2.5.6 Polarización.............................................................................................................. 17
7.2.5.7 Impedancia ............................................................................................................... 17
7.3 FUNDAMENTOS TEORICOS ANTENAS MICROCINTA ............................................................. 19
7.3.1 Origen: .................................................................................................................................. 19
7.3.2 Tipos de parche ............................................................................................................. 20
7.3.3 Modelo de línea de transmisión .................................................................................... 20
7.3.4 MÉTODOS DE ALIMENTACIÓN ...................................................................................... 24
7.3.4.1 Alimentación directa. ................................................................................................ 25
7.3.4.2 Alimentación por microcinta ..................................................................................... 25
7.3.4.3 Alimentación directa con sonda coaxial. ................................................................... 26
7.3.4.4 Alimentación por proximidad.................................................................................... 27
7.3.4.5 Alimentación por apertura. ....................................................................................... 27
7.3.5 Ventajas y desventajas de las antenas microcinta ........................................................ 28
8. MATERIALES Y METODOS ................................................................................................. 30
8.1 Matriz de consistencia general .......................................................................................... 30
8.2 MATERIALES ....................................................................................................................... 31
8.3 MÉTODOS ............................................................................................................................. 31
9. CRONOGRAMA ...................................................................................................................... 32
10. PRESUPUESTO Y FINANCIAMIENTO ............................................................................ 33
11. RESULTADOS ..................................................................................................................... 34
11.1 PROCESOS DE CÁLCULO Y SIMULACIÓN ........................................................... 34
11.2 LAS MICOCINTAS O MICROSTRIP ......................................................................... 34
11.3 ANTENA CUADRADA. ................................................................................................. 35
11.3.1 Dimensiones de la Antena ....................................................................................... 36
11.3.2 GRAFICAS DE LAS SIMULACIONES .............................................................. 36
11.4 ANTENA TIPO PARCHE ............................................................................................. 38
11.4.1 Dimensiones de la Antena ....................................................................................... 39
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11.4.2 GRAFICAS DE LAS SIMULACIONES .............................................................. 39
11.5 ANTENA TRIANGULO ................................................................................................ 42
11.5.1 Dimensiones de la Antena ....................................................................................... 43
11.5.2 GRAFICAS DE LAS SIMULACIONES .............................................................. 43
11.6 ANTENA RECTANGULAR .......................................................................................... 45
11.6.1 Dimensiones de la Antena ....................................................................................... 46
11.6.2 GRAFICAS DE LAS SIMULACIONES .............................................................. 46
12 CONCLUCIONES ................................................................................................................ 48
13 RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 49
14 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................... 50
15 ANEXOS ............................................................................................................................... 51
15.1 Antena Triangular: ............................................................................................................ 51
15.2 Antena Ranurada: .............................................................................................................. 52
15.3 Antena Cuadrada: ........................................................................................................... 53
15.4 Antena Rectangular: ......................................................................................................... 54
15.5 Cuadro comparativo delas diferentes antenas. .................................................................. 55
15.6 Imágenes del proceso constructivo de las antenas. ........................................................... 56
15.7 InSSIDer ............................................................................................................................... 58
15.7.1 Introducción ................................................................................................................. 58
15.7.2 Características técnicas principales .......................................................................... 60
15.8 DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UNA ANTENA TIPO PANEL CON
ALIMENTACIÓN DE MICROCINTA ........................................................................................ 61
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1. TEMA:
“Construcción, Simulación Y
Comparación De Antenas Direccionales En
Microcintas a 2.4GHz”
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2. RESUMEN
En el presente proyecto se describe la simulación, construcción y comparación de antenas
direccionales de microcintas, de las cuales se realizada su comparación a través del
programa InSSIDer , el mismo que es un software gratuito y nos permite medir la
intensidad de propagación de las antenas, frente a la antena tradicional que viene instalada
por defecto en el router QPCON.
Estas antenas se diseñan para sistemas inalámbricos que ocupan el estándar 802.11 (b/g) el
cual tolera que trabajen en la frecuencia de 2,4GHz, las antenas a construirse son:
triangular, rectangular, cuadrada y con inserciones. Para el proceso de diseño de las antenas
se recurre a fórmulas y especificaciones técnicas de los materiales que vamos a utilizar, de
las principales características podemos mencionar: frecuencia, tipo de sustrato, la
permitividad eléctrica que posee el sustrato y su espesor.
Una vez obtenidos los cálculos matemáticos mediante la aplicación de las respectivas
formulas, procedemos a realizar el diseño con la ayuda del programa de simulación AWR
Microwave Office 2008.
Finalmente con las antenas construidas procederemos a adaptarlas en el router QPCOM
para medir por medio del software InSSIDer los parámetros que se destacan de las antenas
los mismos que nos darán o nos harán saber cuáles con las diferencias que existe en la
antena convencional de un router y las antenas diseñadas.
Para saber cuál es la factibilidad de la investigación, se presentara los resultados obtenidos,
de las mediciones realizadas mediante el software antes mencionado que nos permite medir
los espectros junto con las restricciones que se han encontrado en la realización de este
proyecto.
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3. PROBLEMÁTICA
Las comunicaciones inalámbricas han tenido un avance científico-tecnológico de gran
escala y con ello se ha logrado la miniaturización de los sistemas y equipos, lo que hace
necesario que los dispositivos sean cada vez más pequeños y más eficientes.
En la actual tecnología se ha extendido el uso de antenas a través de la técnica de
microcintas, para lograr la comunicación ya que ello permite integrar un sistema completo
de comunicación reduciendo espacio. Aunque a veces esta reducción limita el rango de
operación del sistema, por ello se pretende con este trabajo encontrar una mejor
alternativa eficiente para antenas de microcinta haciendo uso de software para diseño
y modelado de circuitos.
En un sistema de comunicación siempre se busca lograr que sus elementos interoperen de
tal manera que se logre maximizar las capacidades del sistema, sin embargo en la
implementación de sistemas inalámbricos surgen situaciones particulares como es el caso
de las antenas omnidireccionales, las cuales para determinadas situaciones no resultan ser
las más óptimas, es aquí donde radica la importancia de construir antenas direccionales, que
permitan un cobertura sectorial, pero sin degradar la calidad del enlace
Estos avances de la tecnología, constituyen un desafío para el proceso de diseño y
construcción de dispositivos o elementos pasivos que componen un circuito, sin embargo;
mediante la utilización de software para el diseño y simulación de estos elementos se está
teniendo un gran avance a una escala significativa.
Las tecnologías actuales, tienen un carácter cambiante y dinámico que es funcional a sus
propósitos y objetivos. Ya con el tiempo se ha demostrado de manera positiva los avances
que en la mayoría de los casos repercuten en el adelanto de la ciencia en una forma
positiva.
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4. JUSTIFICACIÓN
En la actualidad existen gran variedad de diseños que se los puede utilizar en
comunicaciones inalámbricas empleando la utilización del estándar 802.11 como ya se
había detallado anteriormente el presente proyecto se estableció la utilización de la técnica
de microcintas debido varios factores como los son la cantidad de información que existe
tanto en libros como en el internet, su fácil construcción, gran desempeño, reducido
tamaño, bajos costo, existencia de los componentes para la construcción en nuestro medio
debido que esto es muy importante para realizar su construcción entre otros, por dichos
motivos y otros que se exponen a continuación se decidió realizar el presente trabajo.
La frecuencia a la que van a ser diseñadas las antenas es la frecuencia de 2.4GHZ, debido
que esta frecuencia es la que está registrada en la certificación WiFi 802.11 tanto el
estándar (b) como el estándar (g) que son los más ocupados en el mercado en la actualidad
Las pérdidas por dieléctrico del substrato FR-4 aumentan rápidamente con frecuencias de
operación mayores como por ejemplo 5 GHz, por lo que trabajar a frecuencias superiores a
2.4 GHz reduciría la ganancia de la antena, considerando que su construcción será de
manera no industrial.
Si se utilizan frecuencias bajas, es más difícil obtener gran ancho de banda, ya que éste, es
primordial para dar soporte a una mayor cantidad de usuarios.
Al usar antenas direccionales se puede realizar una cobertura sectorial lo que evita
desperdiciar potencia en áreas que no son de interés, maximizando la eficiencia del sistema.
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5. OBJETIVOS
5.1 Objetivo General:
Construcción, Simulación Y Comparación De Antenas Direccionales De 2.4ghz
usando técnica de microcinta.
5.2 Objetivo Específicos:
Estudio comparativo de la radio propagación de una antena direccional de 2.4
GHz construida y contrastada con la antena por defecto.
Construir dos antenas tipo pach utilizando los parámetros de diseño previamente
calculados y simulados en el software de simulación AWR Design Environment ,
usando baquela de doble cara con sustrato FR4.
Lograr mejorar o igualar los niveles de señal obtenidos en recepción mediante el
uso de nuestras antenas directivas, En comparación con antenas estándar
omnidireccionales, pero con la característica de poder sectorizar el área de
cobertura.
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6. INTRODUCCIÓN
Desde hace mucho tiempo el ser humano ha tenido la necesidad de comunicarse, y ésta
comunicación le ha permitido hoy en día que las telecomunicaciones tenga un papel
indispensable dentro de nuestra sociedad debido a esto es imposible concebir un mundo sin
tecnologías de comunicación e información. Ya que estas tecnología nos brindan la
posibilidad de realizar nuestras actividades cotidianas y la manera de cómo nos
interrelacionamos con las demás personas a nivel mundial.
Al mencionar las tecnologías de telecomunicaciones que hoy por hoy existen en el mercado
un sin número de tipos de comunicación que nos brindan la posibilidad de estar
comunicados, en el presente documento analizaremos, el avance científico-tecnológico de
gran escala de las comunicaciones dando por consiguiente la miniaturización de los
sistemas y equipos, lo que hace necesario que los dispositivos sean cada vez más pequeños
y más eficientes.
En la actualidad encontramos en los equipos de alta tecnología las antenas de microcinta
en equipos de alta tecnología como son Smartphone, módems inalámbricos, en aplicaciones
aeronáuticas, espaciales, satelitales etc. Lo que se ha convertido en un reto el tomar el
estudio de este tipo de antenas sabiendo que todos estos dispositivos son fabricados con
tecnología en base a la técnica de microcinta, la misma que permite una gran flexibilidad,
logrando en nuestro nivel de estudios universitario, trabajar en su estudio, para conocer sus
formas de diseño, su funcionalidad, su eficiencia y eficacia que se está logrando con esta
técnica, y, también permitiéndonos fomentar la investigación de este método con el fin de
adquirir nuevos y sabios conocimientos en pro de mejoras.
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7. REVISION DE LITERATURA
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7.1 FUNDAMENTOS BÁSICOS DE RADIOFRECUENCIA
7.1.1 Introducción
Desde hace muchos años la teoría de antenas ocupa un lugar preponderante en el área de
comunicaciones. Diferentes tipos de antenas han sido creadas con el paso del tiempo
intentando lograr diseños que se adapten cada vez más a las múltiples necesidades y
aplicaciones que se proyectan. Debido al gran éxito de las comunicaciones inalámbricas,
una amplia área de las comunicaciones y el incremento en las frecuencias en las que
trabajan las antenas, hacen a su vez que el desempeño de las antenas sea el óptimo,
logrando que los tamaños sean cada vez más reducidos optimizando espacios y recursos en
general. Gracias a las antenas tipo parche se han logrado eficientes sistemas inalámbricos
con dimensiones muy reducidas. La facilidad con que las antenas tipo parche pueden ser
implementadas o montadas sobre casi cualquier superficie, las hacen extremadamente
versátiles, haciendo que puedan ser utilizadas para casi cualquier aplicación.
El propósito al que desea llegar, es el de entender de una mejor manera el funcionamiento
de las antenas por medio del método de microcinta, y así lograr conocimientos eficaces
acerca de este tipo de antenas ya que hoy por hoy están siendo muy utilizadas en lo que es
Wi-Fi en las bandas de 2.4 GHz y 5.8 GHz respectivamente.
7.1.2 Fundamentos básicos de Radiofrecuencia
Los circuitos de radio frecuencia están constituidos por una gran variedad de compones e
interconexiones, dentro de los cuales actúan elementos pasivos como capacitores, bobinas y
resistencias, incluyen también elementos distribuidos tales como; cables, microcinta y guías
de onda, en su gran mayoría, pero también debemos considerar la existencia de elementos
activos como, transistores MOSFET, transistores bipolares, BJT y diodos.
Consideraremos algunos parámetros que se debería tomar en cuenta al trabajar con
dispositivos utilizados en radiocomunicaciones:
La frecuencia de operación es tal, que los elementos del circuito muestran un
comportamiento complejo, no representado por la definición pura, utilizada durante
el análisis y diseño.
El diseño del circuito impreso incluye vías de acoplamiento, no consideradas en el
diseño.
El tamaño de las dimensiones transversales de las líneas de transmisión con respecto
a la longitud de onda, no es despreciable. Por lo tanto, energía adicional no deseada
es almacenada.
El empaque del dispositivo o circuito se convierte en una cavidad de
almacenamiento de energía.
La fuente de alimentación no está suficientemente desacoplada
El grado de acoplamiento de impedancias entre las diversas partes del circuito no es
bueno, de tal manera que SWR altos se generan en el circuito, provocando
ineficiencia.
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7.1.3 Propagación de ondas
La propagación de ondas se refiere a la propagación de ondas electromagnéticas, con
frecuencia se propagan por la atmósfera terrestre en el espacio libre y se puede considerar
siempre así. La principal diferencia es que la atmósfera de la Tierra introduce perdidas de la
señal que no se encuentran en el vacío, perdidas por fenómenos naturales como por ejemplo
manchas solares, lluvia, etc. Estas ondas electromagnéticas se propagan a través de
cualquier material dieléctrico incluyendo el aire pero no se propagan bien a través de
conductores con pérdidas como el agua de mar ya que los campos eléctricos hacen que
fluyan corrientes en el material disipando con rapidez.
Las ondas de radio se consideran ondas electromagnéticas como la luz y al igual que ésta,
viajan a través del espacio libre en línea recta con una velocidad de 3x108 m/seg. Otras
formas de ondas electromagnéticas son los rayos infrarrojos, los ultravioleta, los rayos X y
los rayos gamma. Las ondas de radio se propagan por la atmósfera terrestre con energía
transmitida por la fuente, posteriormente la energía se recibe del lado de la antena
receptora.
7.1.4 Pérdidas de la señal en el espacio libre
El espacio libre puede ser considerado como vacío y no se consideran pérdidas. Cuando las
ondas electromagnéticas se encuentran en el vacío, se llegan a dispersar y se reduce la
densidad de potencia a lo que es llamado atenuación. La atenuación se presenta tanto en el
espacio libre como en la atmósfera terrestre. La atmósfera terrestre no se le considera vacío
debido a que contiene partículas que pueden absorber la energía electromagnética y a este
tipo de reducción de potencia se le llama pérdidas por absorción la cual no se presenta
cuando las ondas viajan afuera de la atmósfera terrestre.
7.1.5 Propagación terrestre de las ondas electromagnéticas
Las ondas terrestres son todas las ondas electromagnéticas que viajan dentro de la
atmósfera terrestre, así también, las comunicaciones entre dos o más puntos de la Tierra son
llamadas radiocomunicaciones. Las ondas terrestres se ven influidas por la atmósfera y por
la Tierra misma.
Las radiocomunicaciones terrestres se pueden propagar de distintas formas y estas formas
dependen de la clase de sistema y del ambiente, las ondas terrestres tienden a viajar en línea
recta, pero tanto la Tierra como la atmósfera pueden alterar su trayectoria. Existen tres
formas de propagación de ondas electromagnéticas dentro de la atmósfera que
corresponden a las ondas terrestres, ondas espaciales y ondas celestes o ionosféricas. En la
figura 1 se muestra como las ondas viajan directamente del transmisor al receptor se le
llama transmisión de línea de vista.
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Figura 1.- Modos normales de propagación de ondas.
7.1.6 Propagación de ondas terrestres.
Las ondas terrestres son las ondas que viajan por la superficie de la tierra, éstas deben de
estar polarizadas verticalmente debido a que el campo eléctrico en una onda polarizada
horizontalmente sería paralelo a la superficie de la tierra y se pondría en corto por la
conductividad del suelo.
En las ondas terrestres el campo eléctrico variable induce voltajes en la superficie terrestre
que hacen circular corrientes muy parecidas a las de una línea de transmisión. La superficie
terrestre también tiene pérdidas por resistencia y por dieléctrico. Por consiguiente, las ondas
terrestres se atenúan a medida que se propagan haciéndolo mejor sobre una superficie
buena conductora como el agua salada y son mal propagadas en superficies como desiertos.
La atmósfera terrestre tiene un gradiente de densidad, es decir, la densidad disminuye en
forma gradual conforme aumenta la distancia, esto hace que el frente de onda se incline en
forma progresiva hacia superficie pudiéndose propagar más allá del horizonte o incluso por
toda la circunferencia de la Tierra.
Figura 2.- Propagación de ondas terrestres.
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7.1.7 Propagación de ondas espaciales
Esta clase de propagación corresponde a la energía irradiada que viaja en los kilómetros
inferiores de la atmósfera terrestre. Las ondas espaciales son todas las ondas directas y
reflejadas en el suelo como se muestra en la figura 3.
Las ondas directas viajan esencialmente en línea recta de la antena transmisora a la
receptora. Esta transmisión se le llama transmisión de línea de vista. También se puede
decir que se encuentra limitada principalmente por la curvatura de la tierra, la que presenta
un horizonte en la propagación de las ondas espaciales, que se suele llamar el horizonte de
radio.
Figura 3.- Propagación de ondas espaciales.
Éste horizonte se encuentra más lejano que el horizonte óptico para la atmósfera estándar
común. Aproximadamente, el horizonte de radio se encuentra a cuatro tercios del horizonte
óptico mostrado en la figura 4.
Figura 4.- Ondas espaciales y horizonte de radio.
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Las ondas de radio reciben también el nombre de “corrientes de radiofrecuencia” y se
localizan en una pequeña porción del denominado “espectro radioeléctrico”
correspondiente al espectro de ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas se
caracterizan por su frecuencia y longitud de onda. El conjunto de todas las frecuencias se
denomina espectro.
7.1.8 Relación de voltajes de ondas estacionarias (SWR).
La combinación de voltajes de la onda reflejada debido a des-acoplamiento de impedancias
y la onda incidente produce una onda estacionaria en el circuito, la relación de esta onda
estacionaria se le llama SWR y se define por la siguiente ecuación
| |
| |
7.1.9 Pérdida por des-acoplamiento
Esta pérdida está definida como la pérdida de señal debida al des-acoplamiento de
impedancias y se define por la siguiente ecuación:
| |
Las ondas se clasifican por bandas. Las denominaciones de las bandas de frecuencia se
pueden realizar por décadas, como por ejemplo MF, HF, VHF, UHF. La radiofrecuencia se
puede dividir en las siguientes bandas del espectro:
Figura 5.- Bandas del Espectro
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7.2 FUNDAMENTOS DE ANTENAS
Una antena es un dispositivo cuya misión es difundir y/o recoger ondas radioeléctricas. Las
antenas convierten las señales eléctricas en ondas electromagnéticas y viceversa. Una
antena podría denominarse como un ** ingenio ** que transforma una corriente eléctrica
alternada en ondas electromagnéticas o vice-versa. También podría definirse como un
sistema de conductores que radia o intercepta ondas electromagnéticas.
Una antena es un conductor o par de conductora los cuales se aplica el voltaje de corriente
alterna en la frecuencia deseada, generalmente se instala a una distancia considerable tanto
el transmisor y el receptor teniendo una línea de vista para transferir la energía entre las
antenas del transmisor con receptor.
La antena que está radiando energía electromagnética aparece ante el generador como una
carga eléctrica resistiva ideal, de manera que la potencia aplicada se consume como energía
radiada.
Una antena puede tener también un campo reactivo. Este componente recibe el nombre de
Resistencia de Radiación de la Antena. Esta resistencia no disipa energía en forma de
calor, como en los circuitos eléctricos o electrónicos. En vez de esto la potencia se disipa
como energía electromagnética radiada.
7.2.1 ¿Qué es una antena?
Físicamente, una antena consiste en uno o varios conductores colocados a una altura del
suelo, que transmiten o captan energía electromagnética.
7.2.2 Antecedentes
El período comprendido entre 1910 y 1919 se caracteriza por la construcción de grandes
antenas de baja frecuencia y elevada potencia. En 1911 se construyó las antenas de Radio
Virginia, en Arlington, a la frecuencia de 137 KHz. El transmisor tenía una potencia de 100
kW. Destaca también la antena construida por Marconi en New Jersey, consistente en un
monopolo de 150 m de alto, con una carga capacitiva de 1200 metros de diámetro, la
estructura estaba soportada por 13 mástiles. En 1916 Marconi realizó una serie de
experimentos con señales de 2 y 3 m de longitud de onda, utilizando reflectores parabólicos
cilíndricos, construidos con hilos verticales. Los resultados de la experiencia aconsejaron la
utilización de frecuencias de HF e impulsaron el descubrimiento de los enlaces
troposféricos en 1932. En la década 1910-1919 también se introdujeron nuevas técnicas,
como las ayudas a la navegación, las comunicaciones con submarinos sumergidos y los
sistemas de control a distancia.
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Durante la segunda guerra mundial hubo un considerable esfuerzo de desarrollo de antenas
de microondas, para aplicación a los sistemas de radar. Por fin se pudieron usar los
reflectores, lentes, bocinas, que ya se habían diseñado a finales del siglo XIX, para
demostrar las teorías de Maxwell. Durante esta época se utilizaron las guías de onda
abiertas para alimentar reflectores o lentes, y las bocinas como radiadores poco directivos.
Se desarrollaron variaciones del reflector parabólico, como cilindros o sectores. Las antenas
"pillbox" o "cheese" se inventaron durante los años de la guerra. Para conformar el haz en
forma de cosecante se deformaron los paraboloides o se utilizaron múltiples alimentadores
En la actualidad la mayor parte de los avances están relacionados con el uso de los
ordenadores para el cálculo. La transformada rápida de Fourier (FFT). El campo radiado
por una apertura se puede calcular como la transformada de Fourier de los campos en la
apertura. El cálculo de dicha transformada no es siempre posible de una forma analítica. El
tiempo empleado en el cálculo directo de la integral es excesivo. El algoritmo de la FFT
permite reducir de forma drástica dicho tiempo.
Teoría Geométrica de la Difracción (GTD). Recientemente se ha desarrollado la técnica
denominada GTD que permite analizar el efecto en los campos radiados debido a los bordes
y vértices. Estos adelantos se podría decir que han sido pasajeros con el gran momento de
actualización que está sucediendo en el mundo de la tecnología
7.2.3 Evolución de las telecomunicaciones
Como el tipo de antena y la red de transmisión ha evolucionado de acuerdo con la
evolución tecnológica.
Figura 6.- Evolución de las antenas y la tecnología en los últimos 50 años
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7.2.4 Tipos de antenas
Existen antenas de distintos tipos, pero todas ellas cumplen la misma misión: servir de
emisor-receptor de una señal de radio. Cuando la comunicación fluye en ambas direcciones,
se denomina bidireccional. Si dicha comunicación no se efectúa simultáneamente, sino
alternativamente, se denomina comunicación semiduplex. Todas las comunicaciones dentro
del ámbito WIFI son bidireccionales semiduplex.
Los tipos de antenas tienen formas variadas, hay antenas de hilos (dipolos), de apertura
(bocinas), y aún más complejas como las parabólicas. En todo caso, siempre se conectan a
una línea de transmisión a través de un par de terminales que será la entrada a la antena.
7.2.4.1 Antenas de Hilo o Alambre
Antenas muy sencillas y de fácil construcción, pero no por ello nos condicionan el
rendimiento. Si es cierto que se necesita espacio para poder instalarlas, pero de poder
hacerlo, los resultados están garantizados.
La mayoría de estas antenas, se pueden colocar horizontalmente o en "V" invertida, hay
que tener en cuenta, que no estén cerradas menos de 90º grados, si no, el rendimiento es
nulo. Colocadas horizontálmente, son más bi-direccionales, en cambio en "V" invertida son
omnidireccionales.
Figura 7.- Antenas de Hilo o Alambre
7.2.4.2 Antenas de Apertura
En las denominadas antenas de apertura se conocen con un cierto grado de aproximación
los campos en la antena. El caso más simple es la guía de ondas rectangular, que propaga el
modo fundamental y que se deja en circuito abierto. Se puede suponer que los campos en la
boca de la guía son los mismos que en el interior.
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Figura 8.- Antena de Apertura.
Otros ejemplos de antenas de apertura son las bocinas, que permiten aumentar la
directividad de las bocas de guía. Los campos en la apertura se pueden calcular de forma
simple a partir de los modos de las guías, junto con términos de fase que tienen en cuenta la
propagación.
Figura 9.- Antenas de Bocina
Las antenas de apertura se utilizaron de una manera amplia a partir de la segunda guerra
mundial, con el desarrollo de los sistemas de radar y los sistemas de comunicaciones de
microondas
7.2.4.3 Antenas Microcinta
Las antenas microcinta se hicieron muy populares en la década de 1970 principalmente
para aplicaciones espaciales. Hoy en día se utilizan para el gobierno y las aplicaciones
comerciales. Estas antenas consisten en un parche metálico sobre un sustrato de tierra. Sus
dimensiones, del orden de , se eligen de tal forma que la estructura disipe la potencia en
forma de radiación.
Los circuitos impresos de microondas las usan como una extensión natural de ellos,
integradas con parte del circuito pasivo (filtros) o activo (amplificador) en los mismos
sustratos. Se las encuentra en sistemas de radar, GPS, sistemas móviles y sistemas de
microondas
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Se las puede alimentar por:
Figura 10.- Formas de parches de MIcrocinta
7.2.4.4 Antenas de Arreglos o “Array”
Un arreglo de antenas es un conjunto de antenas simples unidas bajo ciertas condiciones,
generalmente iguales y orientadas en la misma dirección, las cuales son acomodadas en una
disposición física determinada, relativamente cercanas unas respecto a otras, y además cada
antena es manejada por un mismo sistema de separación (o combinador) de señal. Además
son capaces de concentrar la radiación en direcciones deseadas.
En muchas aplicaciones para el diseño de antenas con un patrón directivo determinado es
necesario aumentar el tamaño eléctrico de la antena o la formación de una nueva
configuración de múltiples elementos de características idénticas separadas por una
distancia fija llamada arreglo. El campo total del arreglo está determinado por la suma
vectorial de los campos radiados de los elementos individuales.
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Figura 11.- Diagrama de los patrones de radiación de una antena simple y de un arreglo de
antenas
7.2.4.5 Antenas Reflectoras
Las antenas parabólicas son las más potentes que se pueden adquirir (hasta 27 dBi), por lo
que son las más indicadas para cubrir largas distancias entre emisor y receptor. Cuanta
mayor ganancia tienen, mayor diámetro de rejilla
En recepción, la onda plana que incide según el eje es reflejada por el espejo reflector para
concentrar la potencia recibida en un “alimentador”
Figura 12.- Antenas Reflectoras
7.2.5 Parámetros Fundamentales de las Antenas
Para describir el comportamiento de una antena, es necesario definir vario parámetros.
Algunos de los parámetros están relacionados entre sí y no todos necesitan ser
especificados para una descripción completa del comportamiento de la antena.
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7.2.5.1 Patrón de radiación
El patrón de radiación es un gráfico o diagrama polar sobre el que se representa la fuerza de
los campos electromagnéticos emitidos por una antena. Este patrón varía en función del
modelo de antena. Las antenas direccionales representan un mayor alcance que las
omnidireccionales.
Existen 2 modelos de gráficos que representan este patrón: En elevación y Azimut. Muchos
modelos de antenas incluyen entre sus características, este gráfico. Normalmente también
se incluye un dato más, que es la apertura del haz, que representa la separación angular
entre los dos puntos del lóbulo principal del patrón de radiación. Se suele representar sobre
un plano horizontal.
Figura 13.- Patrón de Radiación de una Antena
7.2.5.2 Densidad de potencia radiada
En términos físicos, la densidad de potencia S en el espacio es la cantidad de potencia que
fluye por cada m2 de una superficie perpendicular a la dirección de propagación
15
7.2.5.3 Directividad
La directividad D es una indicación de la capacidad de la antena para conducir la potencia
radiada hacia un “determinado emplazamiento”. Normalmente, se habla de antenas
omnidireccionales y directivas
7.2.5.3.1 OMNIDIRECCIONAL: Una antena omnidireccional con gran directividad tiene
un patrón de radiación similar a un “donut” sin agujero
Figura 14.- Patrón de radiación omidireccional
7.2.5.3.2 DIRECTIVA: Una antena directiva de alta directividad tiene un patrón de
radiación similar al cono de luz de un proyector
Figura 15.- Patrón de directividad
16
7.2.5.4 Ancho de Haz
Ancho del lóbulo principal entre puntos de 3 dB (BW3dB = 20º). Margen angular entre las
dos direcciones próximas al máximo principal cuya amplitud está 3 dB por debajo del
máximo.
Dentro de un corte del plano H o E del patrón de directividad se define ancho de haz de
3dB como el ángulo que hay entre los puntos, a la derecha y la izquierda del máximo, cuya
directividad es 3dB menos que el máximo. En las siguientes figuras podemos ver la
representación del Ancho de haz para un patrón de radiación de un dipolo:
Figura 16.- Ancho de Haz
Las líneas oblicuas marcan el Ancho de haz a 3dB que en este caso es aunque en este caso
se está representando en unidades normalizadas lineales y no logarítmicas, con esto además
podemos ver que la caída de3dB corresponde a la caída de la mitad del máximo en la escala
lineal.
7.2.5.5 Ganancia
La característica más importante de una antena es la ganancia. Esto viene a ser la potencia
de amplificación de la señal. La ganancia representa la relación entre la intensidad de
campo que produce una antena en un punto determinado, y la intensidad de campo que
produce una antena omnidireccional (llamada isotrópica), en el mismo punto y en las
mismas condiciones. Cuanto mayor es la ganancia, mejor es la antena.
La unidad que sirve para medir esta ganancia es el decibelio (dB). Esta unidad se calcula
como el logaritmo de una relación de valores. Como para calcular la ganancia de una
antena, se toma como referencia la antena isotrópica, el valor de dicha ganancia se
representa en dBi.
17
7.2.5.6 Polarización
Este dato nos indica la orientación de los campos electromagnéticos que emite o recibe una
antena. Pueden ser los siguientes:
Vertical: Cuando el campo eléctrico generado por la antena es vertical con respecto al
horizonte terrestre (de arriba a abajo).
Horizontal: Cuando el campo eléctrico generado por la antena es paralelo al horizonte
terrestre.
Circular: Cuando el campo eléctrico generado por la antena gira de vertical a horizontal y
viceversa, generando movimientos en forma de círculo en todas las direcciones. Este giro
puede ser en el sentido de las agujas del reloj o al contrario.
Elíptica: Cuando el campo eléctrico se mueve igual que en caso anterior, pero con desigual
fuerza en cada dirección. Rara vez se provoca esta polarización de principio, más bien suele
ser una degeneración de la anterior.
7.2.5.7 Impedancia
Al conectar un generador a una antena, la relación de I y V en los terminales de entrada
permite modelar la antena como una impedancia compleja (ZA) que varía con la frecuencia.
R . Resistencia de pérdidas. Representa la potencia disipada en la superficie de los
conductores o en elementos propios del diseño de la antena.
XA . Reactancia de la antena. Representa la inductancia de los conductores que forman la
antena y su capacitancia respecto al plano de tierra. Estas reactancias son responsables en
los circuitos AC de pérdidas de potencia en forma de "pérdidas reactivas de potencia", que
no disipan calor, pero que están ahí.
Rr . Resistencia de radiación. Representa la capacidad de disipación de potencia mediante
radiación al espacio, y que puede ser equiparada a una resistencia óhmica disipadora de
potencia.
18
Figura 17.- Resistencia de Radiación
19
7.3 FUNDAMENTOS TEORICOS ANTENAS MICROCINTA
7.3.1 Origen:
La tecnología microcinta es el resultado de una evolución que desde sus inicios estuvo
regida bajo el principio de realizar diseños de dimensiones reducidas tanto en antenas como
en líneas de transmisión que pudieran ser fácilmente acoplados a cualquier dispositivo. Los
antecedentes de los circuitos microcinta se remontan a los años 50 donde los primeros
circuitos impresos para microondas aparecieron con el nombre de “striplines”. Una
“stripline” está constituida por una tira delgada conductora en un dieléctrico, el cual posee
dos capas metalizadas en el exterior (en la parte superior e inferior del dieléctrico).
Tanto la placa superior de la estructura como la inferior tienen el mismo potencial (tierra).
Por su arreglo balanceado las “striplines” confinan la mayor parte de los campos dentro del
dieléctrico. A partir de las “striplines” se empezó a utilizar una nueva forma de circuitería
de microondas y sus principales aplicaciones son para realizar acopladores de líneas
paralelos de alta directividad debido a su naturaleza de acoplamiento intrínseca.
Las líneas de microcinta aparecieron publicadas por primera vez en 1952, muy cerca de la
aparición de las “striplines”. La diferencia en el nuevo modelo (microcinta) fue que se
retiró la parte superior del substrato dejando la línea conductora en el exterior. A pesar de la
cercanía de las fechas, la tecnología microcinta tardo más en ganar auge ya que estas
estructuras al ser muy abiertas tienen amplias pérdidas por radiación y en particular cuando
son utilizadas en substratos de baja permitividad como los que se tenían en aquellos días.
Conforme la tecnología fue avanzando y se fueron creando substratos de menores perdidas,
el uso de las líneas de microcinta fue aumentando ampliamente.
El futuro de las líneas de microondas son los llamados “MMICs” (Monolithic Microwave
Integrated Circuits) que consisten en la disposición de circuitos planos directamente encima
de un substrato semiconductor con la intención de llevar a cabo circuitos completamente
integrados.
20
7.3.2 Tipos de parche
A menudo las antenas de microcinta son también conocidas como antenas patch o parche.
Los elementos de radiación y las líneas de alimentación son usualmente fotograbados en el
elemento substrato dieléctrico. El parche de radiación puede ser cuadrado, rectangular, una
cinta delgada o dipolo, circular, elíptica, triangular o cualquier otra configuración. Algunas
de estas se muestran en la Fig.18.
Cuadrados, rectángulos, dipolos y círculos son los más comunes porque son más fáciles de
fabricar y analizar, y además presentan atractivas características de radiación,
especialmente baja radiación de polarización dual. Los dipolos microcinta son atractivos
porque estos inherentemente poseen un largo ancho de banda y ocupan menos espacio,
siendo por esto, más atractivos para arreglos. Las polarizaciones lineal y circular se pueden
lograr ya sea con elementos únicos o arreglos de antenas microcinta. Los arreglos de
elementos de microcinta, con una o múltiples alimentaciones, pueden también ser usadas
para introducir capacidades de análisis y lograr buena directividad.
Figura 18.- Representación de figuras de elementos parche de una microcinta.
7.3.3 Modelo de línea de transmisión
Una línea de microcinta en la geometría de una línea de transmisión es un solo conductor
en un lado y un plano de tierra en el otro separados por un aislante normalmente una tablilla
de circuito impreso.
21
Las líneas de transmisión de las microcintas consisten en una línea conductora de ancho
“W” y grueso “t” y un plano a tierra más amplio, separado por una capa dieléctrica
(conocido como el substrato) de espesor “H” como se muestra en la Fig.19.
Figura 19.- Líneas de transmisión de una antena de microcinta.
En la parte inferior del substrato dieléctrico se tiene un plano referenciado a tierra. En la
fig. 20 se ilustra la estructura de una antena microcinta. Los rangos de medidas y
características de los parámetros mencionados son los siguientes:
El valor de t tiene que ser muy delgado: t << λ0 (λ0 es la longitud de onda de la
señal en el espacio libre).
El valor de L puede variar dependiendo de la forma utilizada. Para un parche tipo
rectangular se tienen los siguientes rangos: λ0/3 < L < λ0/2.
Al ancho del substrato debe de ser grueso y por lo general se puede considerar: h <<
λ0.
Figura 20. Estructura de una antena de microcinta.
22
La permitividad eléctrica del substrato dieléctrico por lo general se encuentra dentro de los
rangos: 2.2 ≤Ɛr≤12. Como ya se sabe, se debe de buscar la menor permitividad posible para
lograr una mejor eficiencia en la antena. Dependiendo de los requerimientos específicos
para los cuales se construya una antena de microcinta de un solo elemento, se puede
recurrir a varios tipos de configuraciones, los más típicos son: dipolo (tanto en su forma de
media onda como de onda completa), cuadrada, rectangular, pentagonal, triangular,
circular, disco con ranura, sector de disco, anillo, semi-disco, anillo elíptico, espiral. Otro
tipo particular de antena tipo parche que ha surgido en años recientes es la llamada “antena
f invertida plana” (PIFA, Plannar Inverted F Antenna) muy utilizada para unidades móviles,
la cual es básicamente la mitad de una antena tipo parche cuadrada. Las configuraciones
mencionadas anteriormente se refieren a antenas de un solo elemento, sin embargo, si la
aplicación lo requiere y para obtener mejoras en las deficiencias propias de las antenas tipo
parche se pueden utilizar arreglos de antenas con el fin de lograr las características
deseadas.
El patrón de radiación de una antena de parche es omnidireccional aunque la potencia
radiada es emitida solamente hacia la parte superior de la antena en su forma ideal debido a
que se considera un plano de tierra infinito, el cual bloquea radiación hacia la parte inferior
de la antena. En la realidad puede existir una radiación hacia la parte inferior de la antena
debido a que el plano de tierra es de dimensiones finitas, sin embargo los lóbulos
posteriores son de pequeñas dimensiones en comparación con el lóbulo principal por lo que
pueden despreciarse.
Figura 21.- Patrón de radiación de una antena de parche. a.) Campo eléctrico E y b.) Campo
magnético H
La cinta (parche) y el plano a tierra son separados por una lámina de material dieléctrico,
como se puede ver en la fig. 22.
23
Figura 22.- Antena tipo Patch y sistema de coordenada.
El modelo de línea de transmisión entonces supone una permitividad eléctrica efectiva,
Ɛref, combinando ambas permitividades eléctricas (aire y substrato) y asume que la antena
se encuentra inmersa dentro de un solo medio homogéneo con dicha permitividad constante
en toda su superficie. La permitividad eléctrica es una cantidad que se calcula para que se
tenga exactamente las mismas características eléctricas (principalmente constante de
propagación) que se tienen para una línea de microcinta original. A partir de considerar un
solo medio con permitividad constante se procede a calcular el valor de la longitud efectiva
de la antena a diseñar.
El diseño mediante el método de línea de transmisión se resume en los siguientes pasos:
1. Se especifica la frecuencia de operación y el substrato a utilizar para la construcción
de la antena con lo cual se asignan los valores de:
a. 𝑓r (frecuencia de operación)
b. Ɛr (permitividad eléctrica del substrato)
c. h (altura del substrato).
2. Se obtiene el ancho efectivo de la antena de parche rectangular mediante la fórmula:
2
)1(2
rf
CW
24
Donde C es la velocidad de la luz en el espacio libre.
3. Se obtiene la permitividad eléctrica efectiva mediante la ecuación:
2
1
]1[2
1
2
1
W
hrrre
4. Se obtiene la extensión ΔL mediante la siguiente ecuación que derivará en la
obtención de la longitud real de la antena considerando la longitud efectiva:
5. Se obtiene la longitud real de la antena de parche rectangular considerando la
longitud efectiva de ésta y el valor de ΔL con:
Lf
CL
rer
22
El modelo de línea de transmisión produce una aproximación muy aceptable para diseñar
un antena, sin embargo presenta un defecto al generar un ancho de la antena W mayor a la
longitud L de la antena con fines de lograr una mayor radiación, sin embargo la eficiencia
en el tamaño disminuye al excitar la parte menos larga de la antena cuando se podrían
lograr tamaños más reducidos.
7.3.4 MÉTODOS DE ALIMENTACIÓN
Un aspecto muy importante cuando se diseña una antena consiste es el esquema de
alimentación que tendrá ésta, puesto que sin una estructura eficiente de alimentación las
antenas microcinta no funcionarán correctamente sin importar la precisión llevada a cabo
para diseñar el elemento radiante. Existen diferentes métodos para alimentar una antena
microcinta de forma que radie lo más eficientemente posible en las frecuencias deseadas
mediante un correcto acoplamiento de impedancias. A pesar de existir muchos métodos
para alimentar una antena, éstos se pueden condensar en 3 categorías principales:
)8.0)(258.0(
)264.0)(03.0(
412.0
h
Wh
W
hL
re
re
25
alimentación directa, alimentación por proximidad y alimentación por apertura. A
continuación se describen estos métodos:
7.3.4.1 Alimentación directa.
Como su nombre lo indica, estos métodos de alimentación requieren de un contacto directo
entre la estructura de alimentación y la antena radiante. Los dos principales métodos de
alimentación en esta categoría son dos: alimentación por microcinta y alimentación por
conector coaxial. La desventaja de estos métodos es que no se puede optimizar por
separado el esquema de alimentación y la antena puesto que se trabaja en un mismo
substrato así que debe hacerse un compromiso entre las características esperadas de
radiación y las características esperadas de la alimentación.
7.3.4.2 Alimentación por microcinta
Este método consiste en alimentar al radiador al conectarle directamente una línea
microcinta (diseñada para tener la impedancia característica deseada). Este método es el
más sencillo de realizar, sin embargo el que peor eficiencia presenta en relación al ancho de
banda y acoplamiento. Existen dos formas principales de alimentar una antena por medio
de microcinta: conectando la línea microcinta directamente en un borde de la antena y
alimentando la línea microcinta por medio de inserciones en la antena. En el caso de la
conexión directa al borde de la antena, la variación en la posición de la línea microcinta en
relación con el parche generará un mayor o mejor acoplamiento de impedancia. En el caso
de la alimentación con microcinta por medio de inserciones, la profundidad de la inserción
es la que dicta el acoplamiento de la impedancia. En la fig. 23 se muestran estos dos tipos
de alimentación.
26
Figura 23.- Alimentaciones por microcinta a) Conexión directa de la línea microcinta a la
antena y b) conexión de línea microcinta con inserciones.
7.3.4.3 Alimentación directa con sonda coaxial.
Este método consiste en hacer que el conector del cable coaxial alimente directamente al
radiador, mientras que la parte negativa de éste se conecte a la tierra de la antena
microcinta. La impedancia depende de la posición de la sonda en relación con el radiador
de tal forma que colocándola correctamente generará un mejor acoplamiento. Es uno de los
métodos más comunes de alimentación de antenas microcinta sin embargo presenta un
grado de complejidad puesto que la terminal conductora del cable coaxial debe perforar el
substrato y estar soldado a la antena para su correcto funcionamiento.
Figura 24.- Alimentación por sonda de cable coaxial.
27
7.3.4.4 Alimentación por proximidad.
En este método la alimentación no tiene contacto directo con el radiador si no que el
acoplamiento es electromagnético. En éste método se tiene al radiador sobre un substrato
dieléctrico y en la parte inferior de ésta estructura se tiene una línea de alimentación sobre
de otro substrato dieléctrico con un plano tierra. Éste método tiene la ventaja que el
radiador así como la estructura de alimentación pueden optimizarse por separado cuando se
utilizan dos capas de substratos dieléctricos: un substrato dieléctrico para obtener las
mejores características del radiador (substratos más anchos con permitividades eléctricas
bajas) y de la alimentación (substratos delgados y con permitividades eléctricas altas).
Figura 25. Alimentación por proximidad.
7.3.4.5 Alimentación por apertura.
El método por apertura presenta similitud con el de proximidad debido a que también
utiliza dos substratos dieléctricos, uno para el radiador y otro para la alimentación de éste.
La estructura de éste método es la siguiente: se tiene un radiador sobre un substrato
dieléctrico y sobre un plano de tierra compartido seguido de otro substrato dieléctrico (de la
alimentación) y finalmente una línea de alimentación en la parte inferior de toda la
estructura. El plano de tierra tiene una apertura cuyas dimensiones y posición influyen en la
28
impedancia y por ende en el acoplamiento de la antena. Una ventaja con respecto a la
alimentación por proximidad es que en la alimentación por apertura, al estar la línea de
alimentación en la parte inferior y separada de la antena por el plano de tierra, la radiación
de esta es mínima en la dirección de radiación de la antena con lo que se evita que haya
interferencias y polarizaciones cruzada.
Figura 26.- Alimentación por apertura.
7.3.5 Ventajas y desventajas de las antenas microcinta
La principal ventaja de las antenas microcinta es que todos los componentes activos pueden
ser montados en la parte superior de la placa.
Las mayores desventajas operacionales de las antenas de microcinta son la baja frecuencia,
la baja potencia, pobre pureza de polarización, pobre desempeño del análisis, radiación de
espurios en la alimentación y un angosto ancho de banda de frecuencia, el cual
generalmente es únicamente una fracción de un tanto por ciento o en la mayoría de unos
pocos tantos por ciento
La agrupación de elementos de microcinta, es también otro buen método que puede ser
usado para incrementar el ancho de banda.
Las aplicaciones más importantes son para antenas de los sistemas de
teledetección, sistemas de posicionamiento global, antenas de móviles, aplicadores de
29
calor en tratamientos de hipertermia, altímetros de aviones, aplicaciones militares y en
general todos los sistemas a frecuencias de microondas.
Ventajas de las antenas microcinta:
Son livianas y ocupan poco volumen.
Perfil plano lo cual las vuelve fáciles de adaptar a distintas superficies.
Bajos costos de fabricación y facilidad para fabricarlas en serie.
Soporta tanto polarización lineal como polarización circular.
Fácilmente integrable a sistemas integrados de microondas (MMICs).
Pueden diseñarse para trabajar a distintas frecuencias.
Son mecánicamente robustas al ser montadas en superficies rígidas.
Desventajas de las antenas microcinta:
Son de pequeño ancho de banda o más bien limitado (usualmente de 1 a 5%, pero se
pueden agrandar estos rangos con una forma más compleja de las mismas).
Baja ganancia.
Limitada potencia.
Baja pureza de polarización.
Además, la radiación de los bordes puede afectar los parámetros de las antenas.
30
8. MATERIALES Y METODOS
8.1 Matriz de consistencia general
PROBLEMA GENERAL DE INVESTIGACIÓN: El problema radica en la carencia de
material de apoyo práctico, para la respectiva instrucción y construcción de antenas de
radio frecuencia (RF) para 2.4GHz, mediante el uso de software AWG.
PROBLEMAS ESPECÍFICOS:
1.- Construir antenas por el método de microcinta.
2.- Analizar el comportamiento de los diferentes tipos de antenas elaboradas en método
de microcinta.
TEMA OBJETO DE
INVESTIGACION
OBJETIVO
GENERAL
HIPOTESIS
GENERAL
“Construcción,
Simulación Y
Comparación De
Antenas
Direccionales En
Microcintas a
2.4GHz”
Construir y simular
antenas direccionales
por método de
microcinta 2.4 GHZ.
Construcción,
Simulación Y
Comparación De
Antenas
Direccionales De
2.4ghz usando
técnica de microcinta.
Comparar y
obtener
conclusiones de
las antenas
construidas.
31
8.2 MATERIALES
Software
Computadora
Baquelita FR-4
Percloruro férrico
Conectores SMA
Router QPCOM
Cable de red directo
Material para impresión de las antenas.
8.3 MÉTODOS
Método científico
Método de la investigación bibliográfica documentada
Método específicos
32
9. CRONOGRAMA
N°
ACTIVIDAD O TAREA
ABRIL
1
ABRIL
22
MAYO
20
JUNIO
24
JULIO
8
JULIO
15
JULIO
22
1
CRONOGRAMA DE TRABAJO
2
MATRIZ CONTROL DE RESULTADOS
3
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
4
OBJETIVO
5
JUSTIFICACIÓN
6
MARCO TEÓRICO
7 DESARROLLO DE LA PARTE PRACTICA DEL PROYECTO
8
CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES
9
REVISAR Y CORREGIR ERRORES
10
INFORME TÉCNICO
11 ENTREGA FINAL Y PRESENTACIÓN
33
10. PRESUPUESTO Y FINANCIAMIENTO
Cant. Material Costo Unitario Costo Total
2 Baquelita FR-4 $ 5,36 $ 10,72 10 Percloruro $ 0,80 $ 8,00 6 Conectores SMA macho (plub) $ 1,34 $ 5,36 4 Conectores SMA macho (para FR-4) $ 16,07 $ 64,29 1 Conectores SMA hembra (para FR-4) $ 4,465 $4,465
1/2 Cable RGB 48 $ 0,45 $ 0,45
Subtotal $ 93,29 Iva 12% $ 11,19
Total $ 104,48
34
11. RESULTADOS
11.1 PROCESOS DE CÁLCULO Y SIMULACIÓN
Para el proceso de diseño de nuestras antenas tipo parche, comenzamos revisando algunos libros de
lo que son las líneas de transmisión y todo lo relacionado a la construcción de las antenas de
microcintas y sus diferentes formas de diseño.
También para las simulaciones se utilizó el programa AWR, del mismo que nos ilustramos en
tutoriales y libros los cuales, nos dieron las pautas específicas para las simulaciones pertinentes, las
cuales están detalladas en el presente informe.
La realización de los cálculos se los ha realizado a través de las formulas específicas que de detallan
a continuación.
11.2 LAS MICOCINTAS O MICROSTRIP
Primeramente se comenzó diseñando mediante el AWR una línea Microstrip sin ningún parche, tras
consultar una serie de documentos para averiguar el grosor y la constante dieléctrica típica del
sustrato más utilizado, FR4, se empezó a realizar pruebas de simulaciones con el software.
Figura 27.- Calculadora TX-Line, para dimensiones de la línea de transmisión
Esta primera pestaña es la calculadora del software TX-LINE, la cual nos da las características
eléctricas y características físicas del sustrato que se está utilizando.
35
11.3 ANTENA CUADRADA.
Las constantes son:
𝑓
Con los presentes datos procedemos a sacar la Longitud Efectiva que equivale el tamaño total de
nuestra antena.
𝑓 √
Por las características de la microcinta hacen que la antena irradie parte por la orilla de la figura, de
esto se requiere calcular el dieléctrico efectivo con la siguiente fórmula:
[
]
Después se requiere obtener el diferencial de la longitud debido a la forma de irradiar de las
antenas.
[ (
)
(
)]
Para la longitud efectiva de la antena, se utilizó la siguiente formula en la que ya se incluye la
constante dieléctrica efectiva y el diferencial de longitud.
𝑓 √
En el cálculo del plano a tierra, se utilizaron las siguientes formulas:
Con la mayoría de estos datos ya pudimos optimizar nuestra antena:
36
Figura 18. Diagrama antena cuadrada
11.3.1 Dimensiones de la Antena
DATOS DIMENCIONES
W (ancho) 29.795 mm
L (largo) 29.795 mm
B (línea TX) 17.00 mm
G (ancho línea TX) 3.00 mm
Y (alto de la tablilla) 40.00 mm
X (ancho de la Tablilla) 50.00 mm
Tabla 1. caracteristicas antena cuadrada
11.3.2 GRAFICAS DE LAS SIMULACIONES
Figura 29. Perdidas por retorno
37
La grafica de parámetros S (perdidas por retorno) nos muestra que porcentaje de potencia se están
entregando a la antena de acuerdo a nuestro acople, para nuestro caso la frecuencia es de 2.4 GHz
pero está oscilando en 2450 MHz donde tenemos un valor de S= -13.36 dB
Figura 30. VSWR para antena cuadrada
De la gráfica anterior hemos observar que nuestra antena tiene un VSWR = 1.554 que es un valor
aceptable para nuestro diseño
Figura 32. Patrón de Radiación
Este patrón de radiación es muy bueno, en el que se muestra que tenemos una magnitud de -56.78
38
11.4 ANTENA TIPO PARCHE
Las constantes son:
12 𝑓
13
14
15
Con los presentes datos procedemos a sacar la Longitud Efectiva que equivale el tamaño total de
nuestra antena.
16
√
Por las características de la microcinta hacen que la antena irradie parte por la orilla de la figura, de
esto se requiere calcular el dieléctrico efectivo con la siguiente fórmula:
[
]
Después se requiere obtener el diferencial de la longitud debido a la forma de irradiar de las
antenas.
[ (
)
(
)]
Para la longitud efectiva de la antena, se utilizó la siguiente formula en la que ya se incluye la
constante dieléctrica efectiva y el diferencial de longitud.
𝑓 √
En el cálculo del plano a tierra, se utilizaron las siguientes formulas:
Para poder realizar la correcta resonancia de nuestra antena, procedimos a variar el tamaño de
nuestra antena, previa realización de caculos, y por consiguiente nuestra antena quedo de las
siguientes dimensiones.
39
Figura 33.- Diagrama antena con ranuras
11.4.1 Dimensiones de la Antena
DATOS DIMENCIONES
W (ancho) 31.8 mm
L (largo) 29.3 mm
B (línea TX) 28.8 mm
G (ancho línea TX) 3.00 mm
R (ancho de ranura) 0.3 mm
A (alto de la ranura) 9.9 mm
Y (alto de la tablilla) 60.00 mm
X (ancho de la Tablilla) 60.00 mm
Tabla 2. Caracteristicas antena tipo parche
11.4.2 GRAFICAS DE LAS SIMULACIONES
Figura 34.- Perdidas por Retorno
En la presente grafica de parámetros S (perdidas por retorno) nos muestra que porcentaje de
potencia se están entregando a la antena de acuerdo a nuestro acople, para este caso tenemos
40
nuestras frecuencia central de 2.4 GHz tenemos un valor de S= -34.91 dB, así mismo en la gráfica
fijamos dos marcadores a -3dB para calcular el ancho de banda de nuestra antena obteniendo un
valor de AB = 278 MHz.
Figura 35.- VSWR para antena ranurada
En la gráfica de anterior demos observar que se tiene un VSWR = 1.064 que es un valor muy
bueno para nuestra antena, esto corresponde a un valor de potencia entregado por la antena de
aproximadamente del 99.7 % con un mínimo valor de perdida de potencia igual a 0.3 %.
Lo cual podemos demostrar matemáticamente.
Tenemos un coeficiente de reflexión igual a
| |
Ahorra calculamos las pérdidas por retorno S como:
Que coincide con nuestro con el valor mostrado en la gráfica de pérdidas por retorno. Como la línea
de transmisión tiene una impedancia de 50Ω y con los resultados anteriores podemos obtener
también la impedancia de la antena
41
Lo que implica que el 2.30 Ω es el desacople existente.
Figura 36.- Patrón de Radiación de la antena
En la gráfica patrón de radiación indica que nuestra antena tiene un único lóbulo de radiación
directivo, con el que se obtiene una ganancia de 6.22dB aproximadamente.
42
11.5 ANTENA TRIANGULO
Nuestras constantes son:
𝑓
Con estos datos podemos sacar la Longitud Efectiva de nuestra antena:
𝑓 √
Para los lados del triángulo calculamos con la siguiente fórmula:
[
√
(
)
√ (
)
]
Ya con esto pudimos optimizar nuestra antena con las siguientes características:
Figura 37.- Diagrama antena triangular
43
11.5.1 Dimensiones de la Antena
DATOS DIMENCIONES
a (lados) 38.8 mm
B (línea TX) 17.00 mm
G (ancho línea TX) 3.00 mm
Y (alto de la tablilla) 55.00 mm
X (ancho de la Tablilla) 50.00 mm
Tabla 3. Caracteristicas antena triangular
11.5.2 GRAFICAS DE LAS SIMULACIONES
Figura 38.- Perdidas por retorno
La grafica de parámetros S (perdidas por retorno) nos muestra que porcentaje de potencia se está
entregando a la antena de acuerdo a nuestro acople, para nuestro caso tenemos que a una frecuencia
de 2.4 MHz obtenemos un valor de S= -26.59 dB, así mismo en la gráfica fijamos dos marcadores a
-3dB para calcular el ancho de banda de nuestra antena obteniendo un valor de AB = 283 MHz.
Figura 39.- VSWR para antena triangular
44
De la ilustración anterior demos observar que se tiene un VSWR = 1.112 que es un valor muy
bueno para nuestra antena.
Figura 40. Patrón de radiación
En la gráfica patrón de radiación indica que nuestra antena tiene un único lóbulo de radiación
directivo, con el que se obtiene una ganancia de 5.935 dB aproximadamente.
45
11.6 ANTENA RECTANGULAR
Nuestras constantes son:
𝑓
Con estos datos podemos sacar la Longitud Efectiva de nuestra antena:
√
Por las características de la microcinta hacen que la antena irradie parte por la orilla de la figura, de
esto se requiere calcular el dieléctrico efectivo con la siguiente fórmula:
[
]
Después se requiere obtener el diferencial de la longitud debido a la forma de irradiar de las
antenas.
[ (
)
(
)]
Para la longitud efectiva de la antena, se utilizó la siguiente formula en la que ya se incluye la
constante dieléctrica efectiva y el diferencial de longitud.
𝑓 √
En el cálculo del plano a tierra, se utilizaron las siguientes formulas:
Para poder realizar la correcta resonancia de nuestra antena, procedimos a variar el tamaño de
nuestra antena, previa realización de caculos, y por consiguiente nuestra antena quedo de las
siguientes dimensiones.
46
Figura 41.- Diagrama Antena Rectangular
11.6.1 Dimensiones de la Antena
DATOS DIMENCIONES
W (ancho) 38.40 mm
L (largo) 47.0 mm
B (línea TX) 17.0 mm
G (ancho línea TX) 3.00 mm
Y (alto de la tablilla) 60.00 mm
X (ancho de la Tablilla) 60.00 mm
Tabla 4. Caracteristicas antena rectangular
11.6.2 GRAFICAS DE LAS SIMULACIONES
Figura 42.- Perdidas por Retorno.
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La grafica de parámetros S (perdidas por retorno) nos muestra que porcentaje de potencia se está
entregando a la antena de acuerdo a nuestro acople, para nuestro caso tenemos que a una frecuencia
de 2.4 MHz obtenemos un valor de S= -17.7 dB, así mismo en la gráfica fijamos dos marcadores a -
3dB para calcular el ancho de banda de nuestra antena obteniendo un valor de AB = 219.5 MHz.
Figura 43.- VSWR para antena rectangular
De la ilustración anterior demos observar que se tiene un VSWR = 2.309 que es un valor muy
bueno para nuestra antena.
Figura 44.- Patrón de radiación
En la gráfica patrón de radiación indica que nuestra antena tiene un único lóbulo de radiación
directivo, con el que se obtiene una ganancia de -5.238 dB aproximadamente.
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12 CONCLUCIONES
Una de las principales conclusiones del presente proyecto ha sido la correcta
elaboración de las antenas junto con su construcción y su simulación.
En el presente proyecto, hemos realizado un estudio comparativo del
comportamiento de los diferentes parámetros de las antenas.
En la parte de simulación y en especial en las medidas de las antenas se discrepa un
poco por la modificación de estas longitudes para la correcta resonancia de las
antenas a la frecuencia deseada.
El diseño de las antenas en microcintas o microstrip a través de software es
complicado y depende del programa utilizado para poder realizarlas de la mejor
manera.
Al usar antenas directivas, logramos sectorizar una área de cobertura para redes de
2.4 GHZ, sin perder la característica de la señal.
Se creyó conveniente no usa pigtail para conectar cada antena con el router, esto
con el fin de evitar pérdidas por el conductor así como posibles dificultades por
desacople de impedancias, ya que a fines prácticos, con este tipo de antenas seria de
poca utilidad el uso de un pigtail, por las pérdidas que se generarían, por lo que
llegamos a la conclusión de construir un conector para la conexión de la antena al
router, el mismo que es de nuestra propia creatividad, para dar soluciones a los
inconvenientes presentados por la falta de elementos en la localidad.
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13 RECOMENDACIONES
Al momento de realizar este tipo de proyectos en microcintas se debe tener en
cuenta que en nuestro país no existe una gran cantidad de componentes como son
conectores y adaptadores para montaje en la baquelita FR-4, haciendo difícil
conseguir estos componentes.
No es aconsejable el uso de conector pigtail, para la unión de la antena al router, por
las pérdidas que se sumarian al diseño principal, por lo que sería mejor realizar un
acople lo más preciso posible, en caso de no tener los componentes necesarios para
el proceso de construcción de las antenas.
En el caso de que las simulaciones no estén de acuerdo a nuestros objetivos,
podemos proceder a modificar las dimensiones de manera milimétrica para que la
antena presente el mejor funcionamiento posible.
Al momento de la impresión de los diseños, tener total precaución, en las
dimensiones de las antenas, puesto que estas se modifican.
Debido a que el tamaño de la antenas es bastante pequeño, se recomienda realizar
los cortes, sobre una moladora de mesa, para optimizar las dimensiones que son de
carácter importante dentro, de las simulaciones.
Recordar que la baquelita es de doble cara, para que la parte posterior de la antena
sirva de tierra, y procurar proteger esta parte en el momento de sumergir al cloruro
férrico.
50
14 BIBLIOGRAFIA
[1] ALMODOVAR YUNES, Salvador. 2009. Diseño de antenas direccionales de
2.4 y 5.8 GHz por medio de la técnica de microcinta. (Tesis Ing. de
Telecomunicaciones), Juárez México. Universidad Autónoma Ciudad de Juarez.
Instituto de Ingeniería y Tecnología. 108 pag.
[2] BUENROSTRO ROCHA, Sergio. 2007. Metodología para el diseño y
construcción de antenas microcinta en la banda Wimax. (Tesis Grado de Maestro
en Ciencias), Tijuana México. Instituto Politécnico Nacional. Centro de
Investigación y Desarrollo en Tecnología Digital. 161 pag.
[3] CASTANI SOLER, Jordy; BALIARDA PUENTE, Carles; ROBERT
ROMEU, Jordy. 2005. Novel multifrecuency and small monopole antenna
techniques for wireless and mobile applications. (Tesis Grado de Doctor).
Universidad Politécnica de Cataluña. Departamento de Teoría de Señal y
Comunicaciones. 180 pag.
[4] ROLDÁN ESCOLANO, Álvaro. 2000. Diseño y simulación de antenas
plana. (Tesis Ing. Técnico de Telecomunicaciones, especialidad en Sonido e
Imagen). Universidad Pública de Navarra. Escuela Técnica de Ingenieros
Industriales y de Telecomunicaciones. 73 pag.
51
15 ANEXOS
Resultados prácticos obtenidos mediante el software InSSIDer acerca de la cantidad de
señal irradiada en dBm por las antenas construidas por el método de las microcintas,
determinadas a dos diferentes distancias con cada una de ellas, que conoceremos
continuación con sus respectivo comentario en el término de sus mediciones.
15.1 Antena Triangular:
Resultados:
En nuestro caso tomaremos la radiación de la red Proyecto
Figura 45. Datos obtenidos a 8m.
Figura 46. Datos obtenidos a 20m.
52
15.2 Antena Ranurada:
Resultados:
En nuestro caso tomaremos la radiación de la red Proyecto
Figura 47. Datos obtenidos a 8m.
Figura 48. Datos obtenidos a 20m.
53
15.3 Antena Cuadrada:
Resultados:
En nuestro caso tomaremos la radiación de la red Proyecto
Figura 49. Datos obtenidos a 8m.
Figura 50. Datos obtenidos a 20m.
54
15.4 Antena Rectangular:
Resultados:
En nuestro caso tomaremos la radiación de la red Proyecto
Figura 51. Datos obtenidos a 8m.
Figura 52. Datos obtenidos a 20m.
55
15.5 Cuadro comparativo delas diferentes antenas.
Tipo de Antena Nivel de señal (8m) Nivel de señal (20m)
Antena Triangular -48 dB -58 dB Antena Ranurada -42 dB -56 dB Antena Cuadrada -47 dB -50 dB Antena Rectangular -50 dB -60 dB
DISCUSIÓN.
Al comparar los resultados de las mediciones del nivel de señal obtenido con
nuestras antenas y con una antena estándar incluida en el router, podemos apreciar
la sectorización de la señal mediante el empleo de las antenas construidas.
El software InSSIDer nos permite graficar en el tiempo el nivel de señal obtenido, al
analizar dichas graficas podemos apreciar que nuestras antenas cumplen con el
objetivo planteado de igualar y en algunos casos mejorar en recepción el mismo
nivel de señal que si usáramos antenas estándar omnidireccionales, es decir brindan
las misma intensidad de señal que una antena estándar, pero con la ventaja de
sectorizar el área de cobertura.
56
15.6 Imágenes del proceso constructivo de las antenas.
57
58
15.7InSSIDer
15.7.1 Introducción
Con la enorme proliferación de dispositivos WiFi, como routers ADSL, portátiles, hay
lugares donde el espectro radioeléctrico empieza a estar realmente saturado, lo que
perjudica seriamente al rendimiento de las conexiones inalámbricas. La convivencia de
varias tecnologías (b, g y n) en las mismas frecuencias obliga a los dispositivos a adaptar su
velocidad para asegurar la comunicación. A la hora de configurar una red Wi-Fi casera para
utilizarla con nuestros ordenadores portátiles o sobremesa y demás dispositivos hay que
tener en cuenta aspectos muy importantes, a menudo ocultos para la mayoría, que provocan
que nuestra experiencia de uso no sea la que en un principio esperábamos.
Además, la proliferación de este tipo de redes inalámbricas con todas las operadoras
ofertando el paquete "conexión + router Wi-Fi", hay sitios donde realmente el espectro está
bastante saturado y el rendimiento baja todavía más. Para ello, realizaremos una pequeña
guía del programa inSSIDer, que nos ayudará en esta tarea. Pero antes, pongámonos un
poco en situación.
Figura. 1 Programa inSSIDer
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Figura.2 niveles de potencia de la red
El uso de un programa como inSSIDer nos ayudara a elegir cuál es el mejor canal para
configurar nuestro router, también nos dara el nivel de las redes que se pueda medir algo
que también es fundamental es la cantidad de redes que se encuentren activas a nuestro
alrededor con sus respectivos niveles de señal, canal, seguridad y MAC Adress.
Figura. 3 Descripción de contenido
En seguida veremos la pantalla dividida en cuatro zonas. En la parte superior el programa
lista las redes que hay en nuestro entorno con la información del número de canal que usan,
así como la potencia de señal que recibimos de dicha red, la protección que usa y la
velocidad a la que trabajan, se ve un histórico de la potencia de la señal recibida en cada
red. En la parte inferior izquierda se ve el estado actual de las redes a una frecuencia de
2.4GHz, observando qué espectro utilizan, y cómo se solapan entre sí y en la parte derecha
podemos ver si alguna red se encuentra operando en la frecuencia de 5GHz. Nosotros nos
fijaremos en la red nombrada como Banda ancha.
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Figura.4 Solapamiento de señales
Para lo que nos interesa, saber en nuestro caso es que nivel de señal estamos teniendo aun
que a pesar de a gran variedad de características que tiene el programa nos brinda algunos
parámetros más como por ejemplo saber si hay canales q se están solapando, buscar la
mejor frecuencia para ubicarnos con nuestro router entre otras.
Un factor también importante sería el tráfico que generan estas redes, que por desgracia no
podemos analizar con este programa. No es lo mismo compartir canal con dos redes que
generan mucho tráfico y que ocupan el medio con mucha frecuencia, que con cinco que
apenas se usan, pues la mayoría del tiempo tendremos vía libre para emitir. Para conocer
estos datos tendríamos que utilizar un analizador de protocolos (sniffer), que estuviera
capturando paquetes durante un buen rato con la tarjeta Wi-Fi y saber interpretar los
resultados, viendo qué red genera más mensajes con datos, no de control.
15.7.2 Características técnicas principales
InSSID es una herramienta de desarrollo que le permite administrar las conexiones Wi-Fi y
la configuración de Windows XP SP2 y Windows Vista, 7, con un conjunto de
funciones. Además, proporciona una interfaz COM para todas las funciones de la API para
que pueda simplemente controlar la configuración WiFi,
Es fácil de usar e incluye aplicaciones de ejemplo que le ayudarán a aprender cómo
usarlo. Se utiliza menor tiempo para aprender a gestionar las redes inalámbricas en una
versión de Windows.
Las siguientes versiones de Windows son compatibles con inSSID:
Windows XP SP2/SP3
Windows Vista
Windows Vista x64
Windows 7
Windows 7 x64
61
15.8DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UNA ANTENA TIPO PANEL CON
ALIMENTACIÓN DE MICROCINTA
Para empezar a diseñar nuestra Antena Panel con alimentación de microcinta lo primero
que hacemos es ir a la barra de menú Tools y luego abrimos la calculadora TXLine.
Figura 1.Calculadora TX-Line
Aquí vamos a ingresar todos los parámetros con los que vamos a trabajar en nuestro diseño,
en este caso se puede apreciar en la captura que vamos a usar una Microstrip a una
frecuencia de Operación de 2.4GHz
Figura 2. Pasos a seleccionar para la calculadora
62
Luego minimizamos la calculadora TXLine y nos ubicamos en la pestaña de Create New
EM Estructure.
Figura 3. Nombre del proyecto
Le damos un nombre cualquiera a nuestro diseño y seleccionamos la opción AWR
EMSight Simulator y opciones iníciales Default.
En las opciones de la izquierda debe aparecer el nombre de nuestra estructura creada, nos
ubicamos en la opción Enclosure (flecha negra) y empezamos a configurar las propiedades
de nuestro recinto.
Figura 4. Enclouster del diseño
Dimensionamos X y Y del recinto así como su Grid tal como indica la captura.
63
Luego en la pestaña siguiente Material Defs ingresamos el nombre, valor de la constante
dieléctrica, tangente de pérdidas del sustrato vamos a usar.
Así mismo podemos modificar parámetros de nuestro conductor e impedancia de entrada de
la línea microstrip.
Figura 5, Caracteristicas del Enclouster
Luego nos ubicamos en la siguiente pestaña Dielectric Layers e ingresamos el espesor de
nuestros dieléctricos, para el primero (layer 1) que es el aire y el segundo (layer 2) FR4.
Figura 6. Seleccion de los conductores
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En la parte inferior ubicamos nuestro Top Boundary (límite superior) como Approx
Open, es decir no tenemos otro conductor por encima del “aire” únicamente tenemos
conductor perfecto en el plano de tierra.
Ahora vamos a la pestaña Materials y podemos observar algunos de los materiales que
tenemos con la posibilidad de añadir o borrar los mismos.
Figura 7. Confirmación de los conductores
A continuación en la siguiente pestaña EM Layer Mapping configuramos el material
usado y la capa donde lo vamos a usar. A la izquierda de la ventana podemos ver un corte
de nuestro diseño final con conductor-dieléctrico-conductor, el dieléctrico en malla azul.
Figura 8. Finalización del enclouster
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Bueno ahora procedemos a dibujar nuestra estructura, para este diseño usamos la pestaña
Rectangle y obtenemos el siguiente diseño:
Figura 9. Diseño de la antena
Se han dibujado dos rectángulos con las dimensiones ya calculas para luego unirlos con la
pestaña Unión. Al final de nuestro diseño añadimos un edge port que simula la entrada de
lo que podría ser cualquier fuente o generador de señal.
Para agregar un nuevo grafico nos vamos a la pestaña Add New Graph y configuramos lo
mostrado en captura
Figura 10. Para añadir nuevas graficas
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En esta gráfica, ponemos un nombre a la gráfica, y seleccionamos el tipo de grafica como
RECTANGULAR
Luego agregamos los propiedades de la gráfica ADD MEASUREMENT
Figura 11. Parámetros de las graficas
En esta grafica seleccionamos los parámetros como se muestra, seleccionando el nombre de
nuestro proyecto y en el espacio db.
Luego es cuestión de agregar más graficas con los pasos ya mostrados y poner o
seleccionar que tipo de graficas se desea obtener:
Figura 12. Perdidas por retorno
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Figura 13. VSWR o roe
Figura 14. Patrón de Radiación de la Antena