Redes

DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA ANTENA CON TECNOLOGÍA MICROSTRIP PARA LOS CANALES DE VHF Y UHF
ADRIANA MOREJON, MARIA SOL GOMEZ, JENNY SANI, JÉSSICA USCA
Estudiantes de Escuela de Ingeniería Electrónica - Telecomunicaciones y Redes – ESPOCH

ABSTRACT
El objetivo de este trabajo es el diseño de una antena con tecnología microstrip para receptar en la banda VHF y UHF en los rangos defrecuencias de 30MHz – 300MHZ y 300MHz – 3000MHZ respectivamente, por tal razón se escoge diseñar una antena rectangular debido a la polarización (polarización del campo eléctrico respecto a un plano de tierra dado), en este caso vertical se presenta un array de antenas para lograr una mejor eficiencia en la captación de las frecuencias, el acoplamiento se realiza por medio de una línea detransmisión.

INTRODUCCIÓN
Las antenas impresas, de tipo parche también denominadas antenas microstrip se diseñan a partir de líneas de transmisión o resonadores sobre substrato dieléctrico.
Las dimensiones se eligen de forma que la estructura disipe la potencia en forma de radiación.
Básicamente, la antena microstrip consiste en un parche radiador ubicado sobre un substrato dieléctrico como semuestra en la Fig. 1 y debajo de este dieléctrico se ubica un plano a tierra.
El parche es generalmente hecho con un material conductor, como oro o cobre. La forma de este conductor puede ser cualquiera.

Fig. 1.- Antena de Parche Rectangular.
Existen diversos métodos de análisis [1] para una antena tipo microstrip, sea cual sea la forma del parche; en este diseño se utiliza el método delíneas de transmisión.
DESARROLLO
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
En la Tabla 1 se describe el rango de frecuencias correspondientes a los canales de la TV ecuatoriana, la misma que se utiliza para el cálculo de las frecuencias centrales (fc) una por cada canal esto para conseguir captar únicamente las señales deseadas.
RANGO DEFRECUENCIAS [MHz] | CANALES |
54 - 88 | 2 – 6 |
174 - 216 | 7 –13 |
512 - 536 | 21-24 |
536 – 560 | 25-28 |
560- 584 | 29-32 |
584 – 608 | 33-36 |
614 – 686 | 38- 49 |

Tabla 1. Rango de frecuencias de TV.

Para el diseño se utiliza baquelita como sustrato que tiene un espesor (h) de 1.8mm. y una constante dieléctrica (εr) de 4.7 ; se la utiliza debido a su gran disponibilidad en el mercado.
El ancho de banda de cada canal es de 6MHz y la iimpedancia en el cable coaxial es 75Ω

DISEÑO
Las dimensiones características del parche rectangular son las siguientes (Fig. 2): L largo del parche, λ0 es el largo de onda en el espacio libre, t es el grosor del parche, W ancho del parche.

Fig. 2.- Dimensiones del parche.

La alimentación de (Fig. 3.) los parches se realiza mediante línea microstrip, tanto esta como elparche son fabricados en el mismo material y sobre la misma estructura, lo cual le da ventajas constructivas importantes.

Fig. 3.- Alimentación con línea microstrip.
Para conocer la impedancia característica de los parches se utiliza el simulador PCAAD.
En la Fig. 4 se muestra el acoplamiento del parche.

Fig. 4.- Acoplamiento del parche rectangular

ANALISIS MATEMATICO
Calculo de lafrecuencia central [3].

fc=fs+fi2
Calculo del ancho del parche [3].
W=λ0 162 εr= C16fεr
Donde,
C: Velocidad de la luz 3E8 m/s
f: Frecuencia central
εr: Constante dieléctrica

Calculo de la constante dieléctrica eficaz [3].

εeff= εr+ 12+εr- 12 1+10hw-1/2

Calculo de la extensión de la longitud [3].
∆L =0.412 h(εeff+ 0.3)(wh+ 0.262)(εeff- 0.258)(wh+ 0.813)
RANGO [MHz] | fc [MHz]| W [ cm ] | Eff | VARIACION L | L [ cm ] | Z0 [ oh ] |
54 - 88 | 71 | 12,18 | 4,699 | 8,3478 E -4 | 12,02 | 2,5 |
174 - 216 | 195 | 4,44 | 4,699 | 8,3478 E -4 | 4,27 | 6,4 |
512 - 536 | 524 | 1,65 | 4,13 | 8,016 E -4 | 1,6 | 15,3 |
536 - 560 | 548 | 1,578 | 4,11 | 6,989 E -4 | 1,547 | 15,9 |
560 - 584 | 572 | 1,51 | 4,09 | 7,984 E -4 | 1,352 | 16,5 |
584 -608 | 596 | 1,45...