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Antena de patrón conmutado de área reducida para operar en la banda industrial, científica y médica de 2,45 GHz
En el artículo se presenta el diseño y la comprobación experimental de una antena de patrón conmutado con SLL reducido, conformada por un arreglo lineal de antenas acopladas por abertura de 1×6 elementos y alimentada por una matriz Butler 4×6 de área reducida, que opera en la banda industrial, científica y médica de 2,45 GHz. La antena es diseñada y fabricada nacionalmente con tecnología microstrip multicapa, compacta, con espesor total de 62 milésimas de pulgada y con capacidad para conmutar 4 haces.
INTRODUCCIÓN
Las antenas de patrón conmutado son una subclase de antenas inteligentes en las cuales se escoge un patrón de radiación entre varios predefinidos con el fin de cambiar su dirección de radiación (Bellofiore et al., 2002), como se detalla en la figura 1a. Los desarrollos tecnológicos recientes de este tipo de antenas están dirigidos hacia su aplicación en las bandas S, X, Ku y Ka, para la detección de señales de arribo interferentes y la capacidad de direccionamiento de haz (Ibrahim et al., 2007; Abdallah, 2009), y hacia la mejora de las características y medidas de desempeño de las antenas, como niveles de lóbulo lateral reducidos, anchos de banda más grandes, haces más directivos, reducción de tamaño, pesos y costos de fabricación para aplicaciones aeroespaciales (Hiranandani y Kishk, 2005; Nedil, Habib y Denidni, 2008). Estas antenas pueden tener su mayor aplicación en las comunicaciones móviles, debido a que sus características de selectividad espacial y angular mejoran la cobertura, la capacidad y la calidad de estos servicios (Kamarudin y Hall, 2009).
Las antenas de patrón conmutado consisten de tres elementos: un arreglo de antenas, un circuito o matriz de desfase y una red de conmutación (figura 1b). La matriz de desfase, ante la excitación de una de sus entradas, genera en sus salidas los valores de amplitud y de fase requeridos para generar, mediante el arreglo de antenas, el patrón de radiación deseado. Para seleccionar la entradentrada de la matriz de desfase esta se encuentra asociada a una red de conmutación.
En particular, la matriz Butler (Butler, 1966) de N × N es una matriz de desfase de RF basada en circuitos (Hall y Vetterlein, 1990), donde N es el número de puertos de entrada y de salida. Esta red tiene la capacidad de producir N patrones de desfases diferentes (Remez y Carmon, 2006), siendo N usualmente potencia de 2 (4 × 4, 8 × 8, etc.). Las antenas de patrón conmutado basadas en la matriz Butler tienen modernamente varios desafíos, entre ellos, el de obtener un gran ancho de banda, un área circuital pequeña y unos lóbulos laterales reducidos.
Autores: Cabrera Botero, Jorge Alberto; Paez Rueda, Carlos Ivan
Idioma: Español
Editor: Pontificia Universidad Javeriana
Año: 2014
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY – Atribución
Consultas: 97
Citaciones: Ingeniería y Universidad: Engineering for Development Vol. 18 No. 1
Este documento es un artículo elaborado por (Jorge A. Cabrera-Botero Oficial Naval, Escuela Naval Arturo Prat, Valparaíso, Chile y Carlos I. Páez-Rueda Ingeniero electrónico, Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá,) para la Revista Ingeniería y Universidad: Engineering for Development Vol. 18 Núm. 1. Publicación de la Pontificia Universidad Javeriana- PUJ. Colombia. Contacto: reving@javeriana.edu.co
En el artículo se presenta el diseño y la comprobación experimental de una antena de patrón conmutado con SLL reducido, conformada por un arreglo lineal de antenas acopladas por abertura de 1×6 elementos y alimentada por una matriz Butler 4×6 de área reducida, que opera en la banda industrial, científica y médica de 2,45 GHz. La antena es diseñada y fabricada nacionalmente con tecnología microstrip multicapa, compacta, con espesor total de 62 milésimas de pulgada y con capacidad para conmutar 4 haces.
INTRODUCCIÓN
Las antenas de patrón conmutado son una subclase de antenas inteligentes en las cuales se escoge un patrón de radiación entre varios predefinidos con el fin de cambiar su dirección de radiación (Bellofiore et al., 2002), como se detalla en la figura 1a. Los desarrollos tecnológicos recientes de este tipo de antenas están dirigidos hacia su aplicación en las bandas S, X, Ku y Ka, para la detección de señales de arribo interferentes y la capacidad de direccionamiento de haz (Ibrahim et al., 2007; Abdallah, 2009), y hacia la mejora de las características y medidas de desempeño de las antenas, como niveles de lóbulo lateral reducidos, anchos de banda más grandes, haces más directivos, reducción de tamaño, pesos y costos de fabricación para aplicaciones aeroespaciales (Hiranandani y Kishk, 2005; Nedil, Habib y Denidni, 2008). Estas antenas pueden tener su mayor aplicación en las comunicaciones móviles, debido a que sus características de selectividad espacial y angular mejoran la cobertura, la capacidad y la calidad de estos servicios (Kamarudin y Hall, 2009).
Las antenas de patrón conmutado consisten de tres elementos: un arreglo de antenas, un circuito o matriz de desfase y una red de conmutación (figura 1b). La matriz de desfase, ante la excitación de una de sus entradas, genera en sus salidas los valores de amplitud y de fase requeridos para generar, mediante el arreglo de antenas, el patrón de radiación deseado. Para seleccionar la entradentrada de la matriz de desfase esta se encuentra asociada a una red de conmutación.
En particular, la matriz Butler (Butler, 1966) de N × N es una matriz de desfase de RF basada en circuitos (Hall y Vetterlein, 1990), donde N es el número de puertos de entrada y de salida. Esta red tiene la capacidad de producir N patrones de desfases diferentes (Remez y Carmon, 2006), siendo N usualmente potencia de 2 (4 × 4, 8 × 8, etc.). Las antenas de patrón conmutado basadas en la matriz Butler tienen modernamente varios desafíos, entre ellos, el de obtener un gran ancho de banda, un área circuital pequeña y unos lóbulos laterales reducidos.
Descripción
En el artículo se presenta el diseño y la comprobación experimental de una antena de patrón conmutado con SLL reducido, conformada por un arreglo lineal de antenas acopladas por abertura de 1×6 elementos y alimentada por una matriz Butler 4×6 de área reducida, que opera en la banda industrial, científica y médica de 2,45 GHz. La antena es diseñada y fabricada nacionalmente con tecnología microstrip multicapa, compacta, con espesor total de 62 milésimas de pulgada y con capacidad para conmutar 4 haces.
INTRODUCCIÓN
Las antenas de patrón conmutado son una subclase de antenas inteligentes en las cuales se escoge un patrón de radiación entre varios predefinidos con el fin de cambiar su dirección de radiación (Bellofiore et al., 2002), como se detalla en la figura 1a. Los desarrollos tecnológicos recientes de este tipo de antenas están dirigidos hacia su aplicación en las bandas S, X, Ku y Ka, para la detección de señales de arribo interferentes y la capacidad de direccionamiento de haz (Ibrahim et al., 2007; Abdallah, 2009), y hacia la mejora de las características y medidas de desempeño de las antenas, como niveles de lóbulo lateral reducidos, anchos de banda más grandes, haces más directivos, reducción de tamaño, pesos y costos de fabricación para aplicaciones aeroespaciales (Hiranandani y Kishk, 2005; Nedil, Habib y Denidni, 2008). Estas antenas pueden tener su mayor aplicación en las comunicaciones móviles, debido a que sus características de selectividad espacial y angular mejoran la cobertura, la capacidad y la calidad de estos servicios (Kamarudin y Hall, 2009).
Las antenas de patrón conmutado consisten de tres elementos: un arreglo de antenas, un circuito o matriz de desfase y una red de conmutación (figura 1b). La matriz de desfase, ante la excitación de una de sus entradas, genera en sus salidas los valores de amplitud y de fase requeridos para generar, mediante el arreglo de antenas, el patrón de radiación deseado. Para seleccionar la entradentrada de la matriz de desfase esta se encuentra asociada a una red de conmutación.
En particular, la matriz Butler (Butler, 1966) de N × N es una matriz de desfase de RF basada en circuitos (Hall y Vetterlein, 1990), donde N es el número de puertos de entrada y de salida. Esta red tiene la capacidad de producir N patrones de desfases diferentes (Remez y Carmon, 2006), siendo N usualmente potencia de 2 (4 × 4, 8 × 8, etc.). Las antenas de patrón conmutado basadas en la matriz Butler tienen modernamente varios desafíos, entre ellos, el de obtener un gran ancho de banda, un área circuital pequeña y unos lóbulos laterales reducidos.