Diseño y verificación de una antena de polarizacióncircular de banda ancha de tamaño compacto
Tesista:
Nicolás [email protected]
Tutor:Prof. Valentino Trainotti
IEEE Life [email protected]
Universidad de Buenos AiresFacultad de Ingeniería - Departamento de Electrónica
Jornada de Tesistas
Julio de 2011
Introducción
Definición: AntenaLa parte de un sistema de transmisión o recepción que está diseñadapara irradiar o para recibir ondas electromagnéticas.
Ejemplo: Dipolo de media onda
Se considera un dipolo de media onda (L = λ/2). Esta antena produceondas de polarización lineal y opera en banda angosta (prácticamente auna sola frecuencia).Para cambiar la frecuencia de trabajo hay que modificar la longitud L.
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Introducción
Definición: AntenaLa parte de un sistema de transmisión o recepción que está diseñadapara irradiar o para recibir ondas electromagnéticas.
Ejemplo: Dipolo de media onda
Se considera un dipolo de media onda (L = λ/2). Esta antena produceondas de polarización lineal y opera en banda angosta (prácticamente auna sola frecuencia).Para cambiar la frecuencia de trabajo hay que modificar la longitud L.
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Principio de funcionamientoTeoría de Bandas: Zona activa
Baja frecuencia Alta frecuencia
D ≈ λ
π
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Especificaciones adoptadasEspecificaciones técnicas
Rango de frecuencias 300 - 3000 MHz
Ganancia 6 dBic ± 2 dB
Impedancia de entrada nominal 50 Ω
Relación de onda estacionaria (ROE) < 2
Polarización circular
Relación axial < 3 dB
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Unidireccionalidad
En el espacio libre, la antena espiral plana irradia en dos direcciones conigual intensidad y polarización contraria.
Simulación del diagrama de radiación de una antena espiral plana en elespacio libre
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Terminación resistivaEsquema de la terminación con resistores colocados sobre la ranura
Final de laterminación, R0
Comienzo de laterminación resistiva, RL
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Antena propuestaEsquema de la espiral de ranura
Cavidad metálica
ranuras
Diámetro D
Diámetro D
Alturade la
cavidadh
Corte transversal Vista frontal
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Algunos estudios realizadosEsquema de un diseño mixto con diferentes valores de a y formas de espiral
Arquíimides
Equiangular 1
Equiangular 2
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Simulaciones del modelo óptimo obtenidoGanancia [dBic]
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5−10
−8
−6
−4
−2
0
2
4
6
8
10
Frecuencia [GHz]
G [d
Bic
]
Ganancia simuladaValor especificado
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Simulaciones del modelo óptimo obtenidoRelación axial [dB]
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Frecuencia [GHz]
RA
[dB
]
Relacion axial simuladaLimite especificado
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Simulaciones del modelo óptimo obtenidoDiagramas de radiación [dB]
300 MHz
2000 MHz
1000 MHz
2500 MHz
1500 MHz
3000 MHz
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Modelo óptimo obtenidoAntena construida en INTI - Mecánica
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Modelo óptimo obtenidoBalun colocado en la antena
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Modelo óptimo obtenidoImplementación de la terminación resistiva en la antena construida
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Algunos baluns construidos y medidos
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Mediciones del coeficiente de reflexiónComparación de |Γ| del conjunto balun+antena con y sin resistores de terminación
500 1000 1500 2000 2500 30000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1|Γ
|
Con balun de 10.5 cm (f0 = 500 MHz)
Frecuencia [MHz]
Balun+antena sin sus resistores de terminacionBalun+antena con sus resistores de terminacion
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Banco de medicionespara la ganancia y los diagramas de radiación
h1 h2
Analizador deespectro
Rohde & Schwarz
Generador de señalesAgilent
r
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Mediciones del diagrama de radiaciónMeidicón a f = 500 MHz en cámara semianecoica, φ variable. Altura de las antenastransmisora y receptora: 2m
0
−5
−10
−15
−20
−25
−30 0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
G [dB] para φ = 0º | Frec: 500 MHz
Mediciones CSAMediciones preliminaresSimulaciones
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ConclusionesReducción del perfil
Espiral plana deranura:
h = 3 cm
Espiral cónica:
55 cm < H < 164 cm
Espiral plana concavidad absorbente:
h ≈ 25 cm
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ConclusionesResumen
I Estudio teórico y paramétrico.
I Obtención de un modelo óptimo mediantesimulaciones.
I Verificación de los resultados mediantemediciones.
I Gran reducción del perfil.
I No se pierde la mitad de la potencia en lacavidad.
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ConclusionesResumen
I Estudio teórico y paramétrico.
I Obtención de un modelo óptimo mediantesimulaciones.
I Verificación de los resultados mediantemediciones.
I Gran reducción del perfil.
I No se pierde la mitad de la potencia en lacavidad.
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ConclusionesResumen
I Estudio teórico y paramétrico.
I Obtención de un modelo óptimo mediantesimulaciones.
I Verificación de los resultados mediantemediciones.
I Gran reducción del perfil.
I No se pierde la mitad de la potencia en lacavidad.
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ConclusionesResumen
I Estudio teórico y paramétrico.
I Obtención de un modelo óptimo mediantesimulaciones.
I Verificación de los resultados mediantemediciones.
I Gran reducción del perfil.
I No se pierde la mitad de la potencia en lacavidad.
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ConclusionesResumen
I Estudio teórico y paramétrico.
I Obtención de un modelo óptimo mediantesimulaciones.
I Verificación de los resultados mediantemediciones.
I Gran reducción del perfil.
I No se pierde la mitad de la potencia en lacavidad.
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ConclusionesResumen
I Estudio teórico y paramétrico.
I Obtención de un modelo óptimo mediantesimulaciones.
I Verificación de los resultados mediantemediciones.
I Gran reducción del perfil.
I No se pierde la mitad de la potencia en lacavidad.
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¡MUCHAS GRACIAS!
Tempone Nicolás
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