Diseño de un array de antenas parche con alimentación en serie a 60GHz

Abstract

En la Sociedad de la Información todo necesita comunicarse. Sectores tan diversos como Agricultura, Deporte, Salud, Industria, Ocio, etc. necesitan de sistemas que hagan posible la distribución de información que en estos ámbitos se genera. Consecuencia de ello es el crecimiento exponencial de tecnologías que emplean comunicaciones inalámbricas y la necesidad de tener cada vez más capacidad de transmisión de datos obliga a que el desarrollo de nuevos componentes que lo hagan posible esté en constante evolución. Es por ello y por la congestión producida en el espectro de frecuencias que la irrupción en las comunicaciones inalámbricas de sistemas que trabajan en las bandas de ondas milimétricas ha sido muy fuerte. Este proyecto se plantea como la continuación al diseño de una agrupación de antenas parche microstrip con polarización lineal, a la frecuencia de 60GHz, que empleando una alimentación en paralelo de sus elementos posee en su diagrama de radiación unos lóbulos secundarios demasiado grandes. Para este diseño se estudia la alimentación en serie de las antenas parche de la agrupación. Con este método de alimentación se consigue que la distribución de corrientes que alimentan las antenas no sea uniforme, es decir, que a mayor distancia de la antena al centro del array menor potencia recibida por la misma y por lo tanto menor potencia radiada. Así se logra reducir el nivel de los lóbulos secundarios del diagrama de radiación. Para obtener el diseño final se comienza por el diseño y simulación de una antena parche microstrip simple y se irán añadiendo antenas parche a dicho diseño hasta alcanzar una agrupación que proporcione una directividad de 21dB y una relación entre el lóbulo principal y secundario de 12dB, que son las especificaciones fijadas para este proyecto. El diseño final constará de una agrupación de 36 antenas parche alimentadas en serie sobre un sustrato dieléctrico Rogers 5880 con 0.254mm de altura.

In the Information society communications are the key point. Sectors as diverse as Agriculture, Sport, Health, Industry, Leisure, etc. need from systems that they make possible the distribution of information that in these areas is generated. Therefore, the exponential growth of technologies that use wireless communications and the need to have more capacity of information transmission forces the constant evolution of technology, being important new components development. This evolution and the congestion produced in the spectrum of frequencies that the irruption in the wireless communications of systems that are employed at the bands of millimetre-length waves. This project appears as the continuation to the design of microstrip patch antennas array with linear polarization, at 60GHz, that using a parallel fed of his elements it possesses in his radiation pattern a few secondary too big lobes. In this work patch antenna arrays fed by series method are studied. With this feeding method a non-uniform distribution will be obtained, presented lower power the antennas which are at the edges of the array. Therefore, reduce the level of the secondary lobes of radiation pattern. Initially a simple microstrip patch antenna will be designed upgrading it with the inclusion of new patches following serial feed method to reach a directivity of 21dB and a relation between the principal and secondary lobe of 12dB. The final design will consist of a group of 36 series fed patch antennas on a Rogers 5880 dielectric substrate with a height of 0.254mm.