Antena pifa

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Práctica 4 – Simulación antena PIFA
Resumen – En el presente informe se muestran los resultados obtenidos en las simulaciones de una antena PIFA por medio de HFSS y el análisis sobre las mismas, ilustrando su comportamiento de operación a distintas frecuencias.

Palabras Clave – Antena PIFA, wave port, plano de tierra, parámetro S11, impedancia real, impedancia imaginaria y patrón deganancia.
Introducción

El desarrollo de los sistemas de comunicaciones móviles se ofrece gran variedad de servicios nuevos llegando a la necesidad de desarrollar antenas cada vez más pequeñas conservando el bajo costo pero alto rendimiento.

La antena PIFA o plana F invertida, es una alternativa utilizada en móviles debido a que facilita la integración con terminales modernos, conservando el bajocosto. Pero igual se desea obtener un mejoramiento de su ancho de banda para lograr la aplicación en sistemas multibanda y adicionar elementos reactivos para sintonizarla a diversas frecuencias y actualmente su aplicación en sistemas con dualidad de polarización y en antenas reconfigurables.
Marco Teórico2

Existe un tipo de antenas conocido como antenas IFA (Inverted F Antenna), las cualesprecisamente presentan una forma de F. Estas antenas se componen de una parte rectangular ubicada sobre el plano de tierra, una placa o elemento de cortocircuito y una sección de alimentación. Este tipo de antena es una variación del monopolo, donde la parte superior se ha doblado de forma paralela al suelo; debido a esto se genera una capacitancia sobre la impedancia de entrada, la cual secontrarresta con el elemento de cortocircuito2.

El plano de tierra es de vital importancia, puesto que las corrientes sobre la antena inducen corrientes sobre el plano de tierra, luego se genera una imagen de ésta como un reflejo por debajo del plano del suelo, como en un espejo. Por lo que el campo electromagnético se forma entra la IFA y su imagen2.






Imagen 1: Antena IFA2


Unaantena PIFA (Planar Inverted F Antenna) es una especie de antena IFA solo que el elemento de radiación (alambre) se reemplaza por una placa para ampliar el ancho de banda2.

Una ventaja de esta variación (PIFA) es que disminuye la radiación en sentido contrario (hacia atrás), por lo que se hace muy útil en los dispositivos móviles, ya que reduce la radiación hacia el usuario, disminuyendo laabsorción de la energía electromagnética de la onda; también mejorando el rendimiento de la antena. Otra ventaja es que presenta desde una moderada a una alta ganancia en ambos estados de polarización, tanto vertical como horizontal. Siendo de gran utilidad en las comunicaciones inalámbricas.
Simulaciones

Primero se inicio la construcción de la antena con las dimensiones correspondiente, relacionandolas siguientes variables con sus medidas correspondientes:

Variable Dimensiones [mm]
W 55
H 46
X 15
x_antena 2,98
w_mcinta 32,885
pos_mcinta 14,5
l_linea 14,5
w_linea 1
ls 4,5
g 1,54
d_via 1
wide 1,57


Grafica 1: Creación de la geometría de la Antena PIFA


Después, se realizo la excitación de la antena a través de un “wave port”, como se muestra a continuación:Figura 2: Excitación del wave port

Al igual que se determino el plano de tierra y la caja o frontera sobre la cual se realizaran las simulaciones:


Figura 3: Establecimiento del Plano de Tierra


Figura 4: Frontera (caja) sobre la cual se modela

Se realizaron los ajustes de análisis necesarios para luego poder hacer las simulaciones deseadas y el análisis correspondiente.Se realizo la simulación del parámetro S11 de la antena, en función de la frecuencia. Determinando las dos bandas de operación en cuanto a frecuencia central (f_o) y ancho de banda de 10dB.


Figura 5: Simulación parámetro S11

Esta grafica se representa el parámetro S11, parámetro que mide la potencia reflejada en la entrada respecto a la potencia con la que se excita el puerto. En...
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