Antean Pifa

Informe proyecto final, Antena PIFA
Alejandro Pardo-20111265, Francisco Rozo- 201114446,
Catalina Díaz Sepúlveda-201111166-UNIANDES
Abstract—Conocer los parámetros de funcionamiento de una antena es importante, pues a partir de ellos se sabe si la antena trabaja para las frecuencias, con la eficiencia y dimensiones específicas para alguna de sus utilidades. Por esto en este laboratoriose pretende simular los parámetros S11, la impedancia, radiación en los ejes XY y radiación de una esfera infinita (dirección de máxima ganancia), de una antena PIFA (Plannar Inverted F-Antenna) cuya antena planar viene dada por unas dimensiones que se diseñaron previamente. Además se quiere hacer una comparación de los resultados obtenidos en las simulasiones con datos reales medidos en la cámaraanecóica.

Key words—Antena, Parámetros, Impedancia, radiación, ganancia, planar, longitud de onda, eficiencia, frecuencia de resonancia, ancho de banda, serpenteo, líneas de transmisión, propagación, conductor perfecto, sustrato.

Introducción

Las antenas PIFA (Planar Inverted F Antenna) son antenas planares cuya característica principal es tener uno lado de un material metalico, el cualtiene como función actuar como cortocircuito, y es por esto que se debe considerar configurar la antena a λ/4. Esto ha proporcionado a las antenas PIFA diferentes anchos de banda, pero con ayuda de un tamaño compacto y reducido. [1]
Este tipo de antenas es utilizado en campos donde la optimización del espacio es primordial, como: aeronaútica, satélites, aplicaciones navales (misiles),dispositivos móviles (celulares) y también para frecuencias elevadas principalmente en los rangos para microondas y miliondas. [1]
Como todo tipo de antenas, esta tiene sus ventajas y desventajas: entre las ventajas se encuentra su posibilidad de miniaturización, facilidad de integración a superficies planas y no planas, sencillas y fáciles de producir; y entre las desventajas están su baja potencia deradiación, baja eficiencia, un ancho de banda angosto y que tienden a tener pérdidas considerables por factores térmicos.

En este laboratorio se van a simular 4 antenas PIFA diferentes: la primera no tiene serpenteo en el acceso a microcinta, y las otras tres con diferentes tipos de serpenteo en el acceso a la microcinta. Se simulan los principales parámetros y luego se hace una comparación conantenas reales, además de comentarios explicativos de las simulaciones que se obtuvieron.
Los objetivos [4] generales de este laboratorio son:
• Un trabajo de diseño básico de un tipo de antena PIFA (un diseño con el que se inicia un proceso de ajuste y optimización para satisfacer las especificaciones), el cual verificará mediante la simulación.
• La simulación electromagnética y lacomparación con la medición de un conjunto de antenas, obtenidas modificando la topología de la antena PIFA estudiada en el laboratorio.
• La elaboración de un informe escrito.

Marco Teórico y conceptual

Las antenas PIFA típicamente consisten de un elemento rectangular plano que se localiza sobre un plano a tierra, un plato cortocircuital y una fuente de alimentación para el objeto planar. Laantena PIFA, es una variante de la antena monopolo, donde la parte de encima ha sido doblada para ser paralela con el plano a tierra; esto se hace para reducir la altura de la antena mientras se mantiene la frecuencia de resonancia. [3]
En este tipo de antenas la componente dominante del campo eléctrico Ez, es igual a cero en el cortocircuito, mientras que la intensidad del campo en el lado opuestoal objeto planar es significantemente más alta. En cuanto a los campos Ex y Ey vienen dados por la alimentación de la fuente, lo cual quiere decir que la línea de campo está dirigida desde la fuente hasta la tierra. [2]
Otra característica que presentan estas antenas es el efecto que tiene el substrato sobre los parámetros: los substratos con una constante dieléctrica muy grande tienden a...