Existen diversos métodos de análisis para una antena tipo microcinta, sea cual sea la forma del parche. Entre los más conocidos están:

  • Modelo de línea de transmisión
  • Modelo de cavidades resonantes
  • Full-wave
  • Método de diferencias finitas
  • Método de elementos finitos
  • Método de ecuaciones integrales
  • Dominio natural
  • Dominio espectral

El modelo de línea de transmisión el más fácil de todos, este da una buena visión física, pero es menos exacto y presenta un modelo de acoplamiento más difícil.  Comparando el modelo de línea de transmisión con el modelo de cavidades, este último, es más exacto pero de igual manera es más complejo, sin embargo, este también da una buena perspectiva física y el modelo de acoplamiento es también difícil, aunque este es utilizado generalmente con éxito. En general cuando se aplica las propiedades, el modelo full-wave es más exacto, muy versátil, y con él se pueden analizar elementos únicos, arreglos finitos e infinitos, elementos apilados, elementos de formas arbitrarias, y acoplamientos. No obstante es un modelo más complejo y usualmente da menos perspectiva física del problema.

1.-Modelo de línea de transmisión

La radiación se hace presente en las discontinuidades y circuitos abiertos de la estructura (Figura 1), especialmente si su tamaño es comparable a la longitud de onda. No obstante el efecto de bordes se manifiesta en el contorno de la estructura y depende del grosor y la permitividad del dieléctrico.

modelo linea tx.jpg

Figura 1. Modelo de línea de transmisión.

El parche equivale a dos ranuras de dimensiones W × \DeltaL (ver Figura 1). La longitud L se elige para que haya una inversión de fase y la radiación de ambas ranuras se sume en fase, donde. L = \frac{\lambda}{2}. La radiación existente en los flancos laterales del parche se cancela entre sí. El circuito equivalente es una línea de transmisión de longitud L, con dos impedancias que simulan las pérdidas de radiación y la capacidad de la discontinuidad y el circuito abierto (Figura 2).

circuito equivalente linea de tx.jpg

Figura 2. Circuito equivalente de la línea de transmisión.

El modelo de línea de transmisión permite hacer el estudio de antenas microcinta de forma rectangular. Si se desea el análisis de otra forma de parche, es necesario tomar otro modelo, por ejemplo el modelo de cavidades resonantes.

2.- Modelo de Cavidades Resonantes

Las antenas microcinta se comportan como cavidades resonantes. En el interior se producen ondas estacionarias entre las paredes eléctricas y magnéticas (Figura 3).

modelo cavidades resonantes.jpg

Figura 3. Modelo de cavidades resonantes

Para analizar los campos en el interior de la cavidad hay que resolver la ecuación de onda, sujeta a las condiciones de contorno de los campos tangenciales (Figura 4).

El parche admite varias distribuciones de campo (modos) de acuerdo con las soluciones de la ecuación de onda homogénea (Ecuación 1)

ec1.jpg La solución de la ecuación diferencial es (Ecuación 2):

ec2.jpg

condiciones de frontera.jpg

Figura 4. Condiciones de frontera

Donde la frecuencia de resonancia depende del modo como se ve en la (Ecuación 3).

ec3.jpg
La antena tiene un comportamiento similar a un circuito resonante con pérdidas (Figura 5)

modelo circuito resonante con perdidas.jpg

Figura 5. Modelo de circuito resonante con pérdidas

A la frecuencia de resonancia la potencia se consume en la resistencia de radiación.

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