Estudio comparativo de dos antenas de microcinta que operen en la banda de 24GHZ de la tecnología WI-FI; Una de tipo rectangular y otra de perímetro fractal

Abstract

La teoría fractal aplicada a antenas se encuentra en pleno desarrollo en la actualidad debido a los beneficios que ofrece, como la miniaturización y comportamiento multibanda. En éste trabajo, se parte del diseño de una antena patch rectangular (APR). Luego, se aplica división fractal al perímetro de una réplica de ésta. La APR se alimenta empleando un método de alimentación conocido como Inset Feed. La antena patch de perímetro fractal se alimenta de manera experimental con la ayuda del software de simulación. Para el diseño de ambas antenas, se emplea un software simulador de onda completa conocido como Advanced Design System (ADS, por sus siglas en inglés), el cual resuelve las ecuaciones de MAXWELL en objetos planos que se componen de una o varias capas. Para diseñar la antena patch de perímetro fractal, se evalúan mediante simulación la antena patch de perímetro fractal de primer orden (APPFO1), de segundo orden (APPFO2) y de tercer orden (APPFO3), a los fines de determinar el impacto que tiene el método de división fractal en el ancho de banda. En vista de la reducción del ancho de banda, se añaden pérdidas por radiación con la finalidad de aumentarlo. Éste método solo se aplica a la APPFO1 y la APPFO2 debido a que, a medida que se incrementa el orden de las iteraciones, aumenta la dificultad para adaptarlas. Finalmente se logra que ambas antenas operen de acuerdo con lo establecido en el estándar 802.11 de la IEEE al igual que la APR, dicho estándar establece que las antenas deben operar en la banda de 2,4GHz a 2,4835GHz y la impedancia de entrada debe ser de 50. De los resultados obtenidos en simulación, destaca: 1) las ganancias de la APPFO1 y la APPFO2 se reducen 3,919dB y 3,592dB respectivamente, respecto a las de la APR y 2) la eficiencia de la APPFO1 y la APPFO2 se reduce aproximadamente 9 puntos porcentuales, respecto a la de la APR. Finalmente, se realiza un estudio comparativo entre la APPFO1 y la APPFO2, de las cuales se selecciona la APPFO2, dado que presenta: 1) el ROE más bajo en el rango de operación, 2) la impedancia de entrada más cercana a 50 y 3) la reducción de 13,6% en tamaño, superior al de la APPFO1. Posteriormente, se construyen la APPFO2 y la APR empleando remoción química del cobre (cloruro férrico). Se conectorizan y se procede a realizar la caracterización en la Fundación Instituto de Ingeniería. Las discrepancias más significativas se presentan por el método de fabricación, por lo que se sugiere el uso de una fresadora con una resolución de reproducción de 0,001mm.