The Rectangular Patch Antenna — Lesson 5

Summary

Las antenas de parche rectangular son elementos conductores que reposan sobre una losa dieléctrica y radián debido a la resonancia de los campos en el cavidad debajo del parche. Este tipo de antena emite ondas linealmente polarizadas y puede alimentarse de diversas formas, como por microstrip o por acoplamiento con una cavidad resonante. Son comúnmente elegidas por su diseño de bajo perfil y su capacidad para adaptarse a espacios reducidos. El proceso de diseño de una antena comienza con la selección adecuada de la topología, lo cual requiere conocer una variedad de diseños disponibles para seleccionar el más adecuado.

Takeaways

• 😀 Las antenas de parche rectangulares consisten en un elemento conductor rectangular de ancho w y largo l, que descansa sobre una losa dieléctrica con espesor d y permitividad relativa epsilon r.
• 😀 La radiación de la antena de parche ocurre debido a la resonancia de los campos en la cavidad bajo el parche, que se escapan y radián desde los extremos de la antena, conocidos como ranuras radiantes.
• 😀 La resonancia ocurre cuando el largo l de la antena es ligeramente menor que la mitad de la longitud de la onda guiada, ya que la franja del campo en los extremos hace que el parche aparente ser más largo de lo que es físicamente.
• 😀 Las antenas de parche rectangulares irradian de forma broadside (perpendicular al plano del parche), y la onda radiada está linealmente polarizada con los campos eléctricos orientados a lo largo de la dimensión l.
• 😀 Estas antenas se alimentan comúnmente por microstrip, con frecuencia mediante una muesca en el punto de alimentación para permitir la sintonización de impedancia, o por una sonda coaxial que sube a través del dieléctrico desde abajo.
• 😀 También se pueden alimentar mediante acoplamiento con la cavidad resonante detrás del parche o por otro resonador cercano, como una antena ranura.
• 😀 Las antenas de parche rectangulares tienen una topología plana, lo que les permite adaptarse fácilmente a espacios de bajo perfil.
• 😀 La elección de la topología adecuada para el diseño de antenas comienza con la familiarización con una gama de diseños de antenas diferentes.
• 😀 El proceso de diseño de una antena empieza antes de la creación del diseño específico; se basa en elegir una topología adecuada, lo cual es clave para un buen diseño.
• 😀 Este módulo proporciona una breve introducción a cuatro de los diseños de antenas disponibles, pero existen cientos de topologías, por lo que es fundamental aprender sobre muchas de ellas para elegir la mejor opción cuando sea necesario.

Q & A

¿Qué es una antena de parche rectangular?

Una antena de parche rectangular es un tipo de antena que consiste en un elemento conductor rectangular de ancho w y longitud l, que se encuentra sobre una losa dieléctrica con espesor d y permitividad relativa εr, con una base conductora.

¿Cómo ocurre la radiación en una antena de parche rectangular?

La radiación ocurre debido a la resonancia de los campos en la cavidad debajo del parche, que se escapan y radiación desde los extremos de la antena, conocidos como las ranuras radiantes.

¿Cómo se calcula la longitud de la antena de parche rectangular?

La longitud l de la antena se calcula en función de la longitud de onda de la onda que existe debajo del parche. Esta longitud debe ser ligeramente menor que la mitad de la longitud de onda debido a la influencia del campo de borde en los extremos del parche.

¿Qué significa que las antenas de parche rectangular radién en dirección broadside?

Significa que las antenas de parche rectangular radián perpendicularmente al plano del parche, lo que implica que la onda radiada es polarizada linealmente con los campos eléctricos orientados en la dirección de la dimensión l de la antena.

¿Cuáles son las formas comunes de alimentar una antena de parche rectangular?

Las antenas de parche rectangular se pueden alimentar mediante microstrip, una sonda coaxial o mediante acoplamiento con una cavidad resonante detrás del parche o con otro resonador cercano como una antena ranurada.

¿Por qué se utiliza una indentación en el punto de alimentación de una antena de parche rectangular?

La indentación en el punto de alimentación se utiliza para permitir el ajuste de la impedancia, lo que optimiza la eficiencia de la antena.

¿Qué ventajas ofrece la topología planar de las antenas de parche rectangular?

La topología planar de las antenas de parche rectangular permite que estas antenas tengan un perfil muy bajo, lo que las hace adecuadas para aplicaciones en espacios donde el tamaño es una limitación, como en dispositivos electrónicos portátiles.

¿Qué factores deben considerarse al elegir la topología de una antena?

Al elegir la topología de una antena, es necesario estar familiarizado con las características generales de varios diseños de antenas, lo que ayudará a seleccionar el diseño más adecuado para una aplicación específica.

¿Cuántos tipos de topologías de antenas existen?

Existen cientos de topologías de antenas, y conocer una variedad de ellas facilita la selección de la más adecuada para las necesidades del diseño.

¿Qué se debe hacer antes de diseñar una antena específica?

Antes de diseñar una antena específica, es importante elegir la topología adecuada. Esto requiere comprender las características de diversas opciones de diseño de antenas, lo que permite tomar decisiones informadas.