Las antenas patch irradian sobre todo debido a los campos que viajan entre el borde del patch y el plano de tierra. Para el buen funcionamiento de la antena, se sugiere un substrato dieléctrico grueso, que tenga una constante dieléctrica baja. Esto proporciona una mejor eficacia, un ancho de banda más grande y una mejor radiación. Sin embargo, tal configuración lleva a un tamaño más grande de la antena.
Técnicas de alimentación
Estas antenas se pueden alimentar por varios métodos. Estos métodos se pueden clasificar en dos categorías: que entran en contacto y sin contacto. En el método que entra en contacto, la energía del RF se alimenta directamente al parche de la radiación usando un elemento de conexión tal como una línea del Microstrip. En el esquema sin impacto, el acoplador del campo electromagnético se hace para transferir energía entre la línea del Microstrip y el Patch. Las cuatro técnicas más populares de la alimentación usadas son la línea de la Microstrip, la punta de prueba coaxial (ambos esquemas que entran en contacto), el acoplador de la abertura y el acoplador de proximidad (ambos esquemas sin contacto).
Punta de Prueba Coaxial
La alimentación coaxial o la alimentación de la punta de prueba es una técnica muy común usada para alimentar las antenas tipo Patch. El conductor interno del conector coaxial se extiende a través del dieléctrico y se suelda al parche de radiación, mientras que el conductor externo está conectado con el plano de tierra.
Ventajas y Desventajas
Las antenas tipo Patch Microstrip están aumentando su incorporación en el mercado gracias a su estructura discreta. Son extremadamente compatibles a las antenas encajadas dentro de los dispositivos. Las antenas de telemetría y de comunicación, en los misiles que necesitan ser finas. Y otras áreas donde se han utilizado con éxito, tales como los satélites comunicación.
Cuadro de Ventajas y Desventajas de los Microstrip Patch.
Ventajas | Desventajas |
| Bajo y ligero volumen. | Son de pequeño ancho de banda. |
Su configuración plana y su bajo perfil haces que sea de fácil adaptación a las superficies. | Baja potencia. |
Bajo costo de fabricación. | Baja pureza de polarización. |
Capacidad adaptar la dolarización línea como circular. | Limitada potencia. |
Puede ser integrado fácilmente con los circuitos integrados de las microondas (MICs). | Además, la radiación de los bordes puede afectar los parámetros de las antenas. |
Capacidad de operar en múltiples frecuencia. |
Métodos de Análisis
Los modelos más populares para el análisis de las antenas Patch son el modelo de línea de transmisión, modelo de cavidad, y modelo de onda completa (que incluyen sobre todo ecuaciones integrales/método de momento). El modelo de línea de transmisión es la más simple de todos y da la buena penetración física pero es menos exacta.
El modelo de la cavidad es más exacto y da la buena penetración física pero es complejo en naturaleza. Los modelos de onda completa son extremadamente exactos, versátiles y pueden tratar elementos por separados, los órdenes finitos e infinitos, los elementos apilados y los elementos formados arbitrariamente. Éstos dan menos penetración con respecto a los dos modelos anteriores y más complejos en naturaleza.
Modelo de Línea de Transmisión
El procedimiento se basa en el modelo de la antena Microstrip como dos ranuras estrechas, de dimensiones Wxh separadas por una línea de transmisión de longitud L. El valor de W corresponde con el ancho de la antena Microstrip, el valor de L con su longitud, y h es el espesor del substrato dieléctrico.
La mayor parte de las líneas del campo eléctrico residen en el substrato y algunas líneas en el aire. Consecuentemente, estas líneas de transmisión no pueden ser apoyadas en el modo magnético transverso-eléctrico puro (TEM) de transmisión, desde las velocidades de fase sería diferente dentro del aire y del substrato. En lugar, el modo dominante de propagación sería el modo cuasi-TEM.
La expresión para (Ereff) es dada por:
Para funcionar en el modo fundamental de TM10, la longitud del Patch debe ser levemente menos que λ/2 donde λ es la longitud de onda en el medio dieléctrico y es igual el λ0 / (√Ereff), donde λ0 es la longitud de onda del espacio libre. A lo largo del ancho del patch, el voltaje es máximo y la corriente es mínimo debido a los extremos abiertos. Los campos en los bordes pueden ser determinados en componentes normales y tangenciales con respecto al plano de tierra.
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