A prototype of stacked patch antennas with circular polarization for ISM 2.4 GHz band has been designed, simulated, constructed and characterized, based on the difference of dielectric constant of two RF substrates. The simulation results with FEKO software, available for academic applications in the Escuela Superior Técnica (EST), have been compared with preliminary measurements at INTI.
Resumen-Se ha diseñado, simulado, construido y caracterizado un prototipo de antenas parche apiladas con polarización circular, basado en la diferencia de constante dieléctrica de sus dos sustratos de RF, para la banda ISM de 2.4 GHz. Se compararon los resultados de la simulación con el software FEKO, disponible para aplicaciones académicas en la Escuela Superior Técnica, con las mediciones preliminares realizadas en el INTI.
I. INTRODUCCIÓNEl uso de antenas parche [1] tiene como principal ventaja la simpleza en su construcción, ya que sólo consiste de dos placas metálicas separadas por un sustrato. Este tipo de antena parche posee polarización lineal, debiendo estar tanto la antena transmisora como la receptora con la misma orientación para una óptima comunicación [2]. En ciertas aplicaciones no suele ser un problema, pero en situaciones como receptores móviles donde se desconoce la orientación de su antena, el efecto puede ser significativo. Para resolver este inconveniente se utilizan antenas con polarización circular, en aplicaciones como sistemas RFID y de posicionamiento satelital. Pero yendo un paso más adelante, donde la tecnología va siendo cada vez más inteligente, se busca diseñar una antena de manera de que cada parámetro sea fácilmente modificable sin necesidad de hacer un nuevo diseño. Y de esta manera poder implementarla a futuro en aplicaciones que requieren de una variación en su polarización de manera dinámica, ya sea circular, o la utilización de dos antenas en polarización lineal.El elemento radiador de una antena microstrip se lo analiza como un resonador de una línea de transmisión, donde el campo solo varía con la longitud y la radiación ocurre en los bordes donde la impedancia es infinita (circuito abierto) [2]. La antena parche se representa por dos ranuras que están separadas por la longitud del resonador.Por propagarse en modo TM10 hay variación de campo a lo largo (l) pero no a lo ancho (w). La corriente en los extremos es mínima debido a que es un circuito abierto.Como se observa en la Fig. 1, la componente vertical del campo E en los dos bordes (a lo largo de w) están en oposición por lo que se cancelan, mientras que las componentes horizontales están en la misma dirección y por ello se suman. Por esta razón los bordes de los costados a lo largo de w son llamados radiantes. Los campos, debido a la distribución sinusoidal a lo largo de la longitud, se cancelan y por ello son llamados bordes no radiantes.Los campos que son radiados se pueden modelizar como ranuras según se ve en la Fig. 2. Fig. 1. Distribución del campo eléctrico a lo largo del parche.Fig. 2. Campo radiado por las ranuras del elemento...