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Diseño y caracterización de un array de antenas en tecnología plana en la banda de 8GHz con polarización circular

El auge de las tecnologías inalámbricas en los últimos años, junto con el cada vez más reducido tamaño de los dispositivos electrónicos, hace necesario el desarrollo e implementación de antenas eficientes de pequeñas dimensiones. Hoy en día, las tecnologías inalámbricas puntomultipunto exigen el empleo de polarización circular. Por esas razones surgieron las antenas parche microstrip. Las antenas parche microstrip son uno de los desarrollos de más versátiles en la historia de las antenas, gracias a su flexibilidad tanto en la forma como en tamaño, la facilidad para su integración en una agrupación de antenas y la facilidad para la obtención de polarización circular. Su gran problema es el estrecho ancho de banda que ofrecen. En este proyecto, se realizará el diseño de un array de cuatro antenas parche microstrip con polarización circular con el objetivo de obtener un valor de ganancia comprendido entre 11 dBi y 13 dBi y un ancho de banda global del 5%. Se pondrán de manifiesto los problemas para aumentar el ancho de banda de las antenas parche con el método de alimentación única, especialmente el ancho de banda de polarización circular. Se presentará un método empleando rotación secuencial de los elementos del array y una fase progresiva de 90, para lograr aumentar el ancho de banda de polarización circular. Por último, se presentará un diseño de antena parche con polarización circular obtenida mediante alimentación doble con acoplamiento mediante aperturas. Para este diseño, se empleará un híbrido en cuadratura como red de alimentación. Las aperturas se implementarán en el plano de masa que separará la antena y la red de alimentación.

The rise of wireless technologies in recent years and electronic devices getting smaller, it is a need to design and develop small-scale, efficient antennas. Nowadays, wireless point-tomultipoint technologies demand the correct use of circular polarization. For all of that reasons microstrip patch antennas were created. Microstrip patch antennas are one of the most versatile developments in antenna and microwave engineering history, because of their flexibility in the form and size, their ease of integration in an antenna array configuration and the ease to obtain circular polarization with this kind of antena. Their big issue is that they offer a quite narrow bandwidth. On this project, a four element microstrip patch antenna array with circular polarization will be designed, with the goal of obtaining a certain value of gain, between 11 dBi and 13 dBi and a global bandwidth not less than 5%. The issues encountered to enhance the bandwidth of microstrip patch antenna using the single feed configuration will be outstanded, with special focus on circular polarization bandwidth. It will be introduced a method to enhance circular polarization bandwidth, sequentially rotating each patch antenna 90 and a progressive phase of 90. Finally, it will be introduced a microstrip patch antenna design with circular polarization, obtained using dual feed method with apertures for coupling. For this design, a branch line coupler will be used as feed network. The apertures will be implemented on the ground plane that separates the patch antenna and the feed network.