Antenas y Circuitos de Alta Frecuencia Segunda parte, Tema III

63 Pages·2008·3.58 MB·English

Antenas y Circuitos de
Alta Frecuencia
Segunda parte, Tema III
Master en Ingeniería Informática y de Telecomunicación,
2o cuatrimestre (6 créditos ECTS)
Profesores: Jorge A. Ruiz Cruz ([email protected]
JoseLuisMasa Campos ([email protected])
Colaborador: JoséManuel Fernández ([email protected]),
Grupo de Radiación. Dpto. SSR.UPM
Dpto. de Ingeniería Informática
Escuela Politécnica Superior
Universidad Autónoma de Madrid
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Segunda parte de ACAF:
Antenas
I. Principios básicos de una antena
II. Antenas lineales
III. Antenas impresas
IV. Antenas banda ancha, multibandae independientes de la frecuencia
V. Agrupación de antenas. Arrays
VI. Antenas de apertura. Bocinas
VII. Reflectores
Antenas y Circuitos de Alta Frecuencia. www.eps.uam.es/~acaf
Master en Ingeniería Informática y Telecomunicaciones
Escuela Politécnica Superior. Universidad Autónoma de Madrid
JoséLuisMasa Campos. [email protected]
ACAF (2007 –2008) 22
III. Antenas impresas
1. Estructura y características básicas, limitaciones, aplicaciones
2. Configuraciones habituales de parches
3. Elección del substrato
4. Diagramas de radiación
5. Ancho de banda
6. Diferentes formas de alimentar un parche
(cid:216) Ventajas e Inconvenientes
7. Análisis de tipos de parches : rectangular, cuadrados, circulares, ranuras,
PIFAS
8. Polarización
9. Técnicas de ensanchamiento de banda en antenas de parches
10.Técnicas de ensanchamiento de haz en antenas de parches
11.Ejemplo : diseño y análisis de antenas impresas microstrip con programas
ACAF (2007 –2008) Antenas y Circuitos de Alta Frecuencia. Parte II. 3
1.-Estructura y características básicas
§ En antena plana se utilizan parches diseñados en tecnología
microstrip
§ Parches :
l l
(cid:216) Lámina metálica de tamaño resonante (0.25 - 1 )
l (cid:222)
longitud del parche = 0.5 resonante en el modo
fundamental
m (cid:222) m
muy delgada (espesor : 10 –50 m típicamente: 18 m y
m
35 m )
(cid:216)El parche resuena en una de sus dimensiones (el largo) y radia en
la otra (el ancho)
§ Substrato :
(cid:216) Lámina dieléctrica que sustenta el parche
l l
espesor : 0.005 -0.2
£ e £
(cid:216)Constantes dieléctricas generalmente en el rango : 1 12
r
§ Plano de masa :
§ Excitación :
(cid:216) Suministra la energía RF a los parches
ACAF (2007 –2008) 3. Antenas impresas. 4
1.-Estructura y características básicas. Limitaciones
A favor: En contra:
(cid:222)
(cid:216)Bajo perfil, peso y volumen reducidos (cid:216)Alto Q (> 50) banda estrecha : 1%-5%
(cid:216)Bajo coste (cid:216)Radiación espuria (línea de alimentación,
onda de superficie (modos de substrato),
(cid:216)Robustez mecánica (montado en
(cid:222)
bordes …) estropean el comportamiento de
superficies rígidas)
la antena
(cid:216)Facilidad de fabricación
(cid:216)Requieren substratos de calidad
(cid:216)Repetividad
(cid:222)
(cid:216)Limitación de potencia baja potencia
(cid:216)Versátiles (frecuencia, polarización,
(cid:216)Impedancia de entrada: difícil de calcular y
diagramas,…)
de ajustar
(cid:216)Compatibles con dispositivos activos
(cid:222)
(cid:216)Polarización cruzada pobre pureza de
(cid:216)Fáciles de agrupar en arrays
(cid:222)
polarización (Contrapolar alta)! Relación
(cid:216)Adaptables a superficies curvas
(CP/XP) > 20 dB
(cid:216)Eficiencia reducida en arrays(pérdidas en las
líneas de la red de alimentación)
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1.-Estructura y características básicas. Aplicaciones
(cid:216) Rango de frecuencias : 100 MHz–50 GHz
(cid:216) Como elemento radiante aislado y sobre todo en arrays
Aplicaciones típicas:
§ Comunicaciones móviles (estaciones base, teléfono, automóvil)
§ Antenas en aviones (navegación, altímetros, telefonía)
§ Satélites de comunicaciones
§ Radares (Phasedarrays) con conformado electrónico de haz
§ Biomédicas (aplicadoresde calor en medicina (hipertermia))
§ Telemetría (guiado de misiles, sensores)
§ Observación de la tierra
§ Sistemas de vigilancia, identificación y control (alarmas, peajes)
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1.-Estructura y características básicas. Aplicaciones
Antena de estación base DCS1800
(cid:216) Frecuencia : 1805 -1880 MHz(Digital Cellular System)
(cid:216) Ganancia: 15 dBi
(cid:216) Tilt: -2°
ACAF (2007 –2008) 3. Antenas impresas. 7
1.-Estructura y características básicas. Aplicaciones
Comunicaciones móviles por
satélite
• Agrupación de antenas con barrido mecánico
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1.-Estructura y características básicas. Aplicaciones
Comunicaciones móviles por satélite
• Agrupación de antenas con barrido electrónico
ACAF (2007 –2008) 3. Antenas impresas. 9
2.-Configuraciones habituales de parches
(cid:216)Formas de parche más habituales:
cuadrado rectangular dipolo circular
(cid:216)Otros tipos de parches:
elíptico triangular anillo
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