Aqui se analiza los principios de diseño y funcionamiento asi como ventajas y desventajas de una antena tipo cinta

1. 1
CUSCO-2017
Escuela Profesional
Ingeniería Electrónica
MONOGRAFIA
TEMA:
ANTENAS TIPO PARCHE,
Docente: Ing. Ricardo Campana
Curso: Antenas
Alumno: David Mora Cusicuna
morac_david@geoperu.com
UNIVERSIDAD NACIONAL
SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

2. 2
Dedicatoria:
A mi Madre, quien nos dejó un enorme ejemplo de entrega y trabajo hasta
sus últimos días,
A mi padre y mis hermanas por el cariño y sus consejos,
A Luz ,mi hermanita, a pesar de tus tiernos añitos, nos estas iluminando

3. 3
INDICE
1. Presetacion--------------------------------------------------------4
2. Antenas tipo parche,introducción------------------------------5
3. Funcionamiento de la Antena Parche--------------------------8
4. Diagrama de Radiacion -----------------------------------------11
5. Diretividad--------------------------------------------------------14
6. Impedancia de Entrada------------------------------------------15
7. Tipos de Alimentacion------------------------------------------17
I. Línea microstrip--------------------------------------------17
II. Sonda Coaxial-----------------------------------------------19
III. Línea impresa en plano inferior al del parche---------20
IV. Apertura de plano de masa--------------------------------21
V. Antenas de parche diferente a la rectangular----------22
8. Alimentación para polarización--------------------------------26
9. Conclusiones
10. Bibliografia
PRESENTACION

4. 4
Considerando la importancia del curso dentro de nuestra formación
profesional, es grato poner a su disposición el siguiente trabajo realizado con
el único fin de adquirir conocimientos y poner en práctica lo aprendido durante
el semestre, esperando tener la plena aceptación con el firme propósito de
seguir expandiendo nuestros conocimientos.
De contener errores le suplico pueda reportármelo.
ATT SU ALUMNO
ANTENAS TIPO PARCHE

5. 5
Uno de los retos más comunes de la ingeniería es la de poder diseñar
soluciones económicas y sencillas. Las antenas de parche son un ejemplo
debido a que los nuevos servicios necesitan ser eficientes, peso ligero y
estructura sencilla.
INTRODUCCION
Las antenas tipo parche datan del año 50 cuando la empresa 1
Deschapms lo
inventa por el año 1953,de allí en adelante solo quedo en el olvido hasta que
fue reinventada por 2
Bob Muson en 1972 y es allí donde recién se le da el
crédito y las antenas de tipo parche entran a ser estudiados con profundidad.
La motivación que llevaba la investigación era simple, se necesitaba más
antenas ligeras y compactas para las frecuencias de microondas que se iban
desarrollando.
En nuestros días se tiene el tema de la miniaturización de los sistemas, y un
problema de antaño eran las antenas, los teléfono móviles llevaban una
antenas retractiles que con el pasar del tiempo se hicieron mas pequeñas y fijas
como la figura 1. Sin embargo hoy podemos mostrar un teléfono móvil que
pareciese que no lleva antena, debido a que esta se encuentra bien escondida
dentro de la carcasa, tan ligera y simple que podría ser confundida.
La antena Parche también es conocida como antena Micro tira o Microstrip.
Esto debido a que esta antena es una micro tira la cual posee un sector más
ancho llamado parche cuya forma y diseño servirá para disipar la potencia en
forma de radiación como vemos en la figura 2.
Estas antenas se diseñan a partir de líneas de transmisión o resonadores sobre
un sustrato dieléctrico.
1.G.A. Deschamps.
Microstrip
microwave. In
third USAF
Symposium on
Antennas, 1953
1.R.E. Munson.
Conformal microstrip
antennas and
microstrip phased
arrays IEEE
Transactions on
Antennas and
propagation, January
1974.
Fifura 1: Antena de un Teléfono móvil, Cortesía Nokia

6. 6
El parche de la figura 2, es un parche del tipo rectangular, sin embargo no es
el único, existen diversos modelos que varían geométricamente como se
muestra en la figura 3, pero sin embargo los radiadores circulares y
rectangulares son los más comunes.
Las principales ventajas de las antenas tipo parche son su bajo perfil, se puede
adaptar a la forma de la estructura, su fabricación es sencilla y barata porque
puede usarse métodos habituales de circuitos impresos, son robustas,
combinables con circuitos integrados de microondas e integrarse en Arrays, y
se puede diseñar para trabajar a diversas frecuencias y con distintas
polarizaciones.
Sus desventajas más importantes son su baja eficacia, limitada potencia, pobre
pureza de polarización, son de banda estrecha (5%-10%) y además la
radiación 3
espúrea producida por la alimentación
Las investigaciones de los últimos años han permitido estar solucionando
todos los problemas anteriores, haciendo posible su ampliación a
comunicaciones satelitales como la telefonía celular y el sistema de
posicionamiento global, los radares telemétricos, tratamientos médicos de
hipertermia etc.
Fifura 2: Estructura de una antena tipo parche
Fifura 3: Array de antenas parche
3 La radiación
espúrea es un tipo
de ruido
electromagnético
que se produce
por la
alimentación

7. 7
Fifura 4: Antena tipo parche conformada
Fifura 5: Satelite con la antena de la figura anterior, instalada

8. 8
FUNCIONAMIENTO DE LA ANTENA DE PARCHE
Para poder analizar este tipo de antena, usaremos el modelo básico que usa
como elemento radiante a un parche rectangular, posteriormente analizaremos
los otros modelos.
El modelo de la figura anterior es una antena tipo micro tira con un parche
rectangular, la cual acaba en un circuito abierto en ambos extremos.
Este es el circuito resonante a frecuencias donde “b” sea cercana a un múltiplo
de media longitud de onda, es decir:
Dónde: “n”es un numero entero y “λd” denota la longitud de onda en el
dieléctrico(de constante εr);
Donde: “C0 “ es la velocidad de la luz en el vacío.
Fifura 6: Modelo básico de antena parche
(1)
(2)
4.- la ecuación 1, es
una aproximación,
porque los
campos en la
práctica, no radian
uniformemente

9. 9
En este análisis tomaremos como “n=1”, la cual reemplazaremos en la ec.1.
La dirección de campo eléctrico está en el eje Z y es constante, esta
aproximación es mucho más valida cuando más pequeña sea el espesor “h”
del sustrato.
La variación del campo eléctrico a lo largo de la dirección b del parche es
sinusoidal con máximos en valor absoluto en los extremos:
Y=b/2 y Y=-b/2 y nulo en el centro Y=0
Existe una variación de Ez en los bordes, están en sentidos opuestos.
Por otro lado se tiene una distribución uniforme de campo eléctrico a lo largo
de la dirección “a” es decir en el eje x.
El campo magnético está orientado a lo largo del eje x, similar al caso anterior
este tendrá máximos en :
X=-a/2 y X=a/2 y con valor nulo en X=0
A la vez será constante en todo el borde con dirección “b”(eje y).lo cual puede
demostrarse de la siguiente manera:
En la figura 6, vemos que el campo esta uniformemente distribuido lo cual no
es del todo cierto, debido a que surge un efecto que es propio de una micro
tira, que es conocida como “fringing fields”, es decir campos más allá del
límite del parche como en la figura 7, lo cual debemos considerar dentro de
nuestras aproximación
Entonces: ”b”, es una dimensión física y debe de ser menor a “λd/2” o múltiplo
de esta, por lo tanto la expresión que determina la frecuencia de
funcionamiento del parche es:
Donde “q” es un número real menor que la unidad pero cercana a esta.
(3)
(4)
(5)
(6)
5.- La variación del
campo eléctrico y
magnetico no es
uniforme tanto en
el eje y o en el eje
x, por el contrario
varían
sinusoidalmente y
ambos son
opuestos
6.-
Los fringing
fields,son como
flecos de campo
que sobresalen del
limite del parche
7.- La ecuación 6 es
la ecuación mas
aproximada,
porque esta
considerando los
campos exteriores
a la cavidad
resonante

10. 10
Como el alargamiento ya está determinado, tenemos:
El cálculo del factor “q”, es inmediato:
El alargamiento efectivo de “b”, puede calcularse mediante las ecuaciones de
maxwell o mediante parámetro de transmisión de las líneas microstrip.
Fifura 7: Placa rectangular con alargamiento efectivo de los campos remanentes
(7)
(8)
8.- los campos remanentes o
fringing fields

11. 11
DIAGRAMA DE RADIACION
Anteriormente analizamos que el campo magnético tenia dirección en el eje
z, también analizamos que en los bordes de la microcinta
Es decir la radiación no tiene por qué estar situado en direcciones coplanares
al parche. También analizamos que el campo eléctrico es constante a lo largo
del eje X y que en el eje Y en (Y=0) su valor en nulo y con el campo magnético
es de manera contraria, éste es constante a lo largo del eje Y pero no en el eje
X específicamente tiene su punto nulo en ( X=0).
De este modo la radiación producida por una mitad compensarse con la
producida por la otra mitad del otro lado.
Conocemos por teoría electromagnética, que el campo radiado por una
determinada estructura se puede obtener a partir de las componentes
tangenciales de campo lo cual es conocido como Principio de Equivalencia
donde las componentes de los campos eléctricos y magnéticos constituyen
unas fuentes equivalentes:
Para el campo Eléctrico:
Para el campo Magnético:
Dónde: “n” se refiere al vector unitario normal a la superficie “S”
Con los datos anteriores podemos calcular Unas Constantes A y F, a partir de
esto podemos calcular los campos lejano radiados por las fuentes, además
consideramos que la región externa a la superficie “S”, sea el vacío, con lo
cual podemos hacer que las fuentes se encuentren radiando en el espacio libre
gracias a sus corrientes magnéticas y eléctricas.
(9)
(10)
Figura 8: Superficie para el análisis de Patrón de Radiación

12. 12
Según la figura 8, la superficie elegida para el análisis es la zona limitada por
los planos:
Z= 0, Z= h, X= a/2, X= -a/2, Y=b/2 y Y= -b/2.
Considerando los campos eléctrico y magnético dados por las expresiones (3)
y (4), es fácil comprobar que la corriente eléctrica “J”, es idénticamente nula
en toda la superficie elegida, a la vez que la corriente magnética M es no nula
sobre los laterales del tramo “a” y en “b”. En particular, M es constante (como
es Ez) en los lados orientados en la dirección del eje x, mientras que varía de
forma sinusoidal en los lados orientados en la dirección del eje Y con
distribución anti simétrica respecto de Y = 0, como vemos en la figura 8.
Como vimos anteriormente la distribución de M sobre Y=[-b/2,0] y
Y=[0,b/2] tienden a compensarse de modo que el diagrama de radiacon de la
antena corresponde solamente al de los dos dipolos magnéticos paralelos
separados a una distancia “b” tal como vemos en la figura 9.
Alli podemos ver el plano metalico inferior de la superficie lo cual es externo
a la superficie elegida, por lo que las fuentes calculadas no radian en el espacio
libre sino en la presencia de dicho plano de masa.
Si el plano es suficientemente grande este se considera infinito y se le puede
aplicar el teorema de las imágenes.
De este modo la presencia del plano de masa paralelo a los dipolos
magnéticos, se traduce en la multiplicación por dos de los valores de la
corriente magnética
Fifura9: Superficie tridimensional para el análisis de Radiacion

13. 13
De ahí que aparezca el valor 2 M en la Figura 9. Lo cual es el fenómeno que
ocurre en los dipolos eléctricos que están orientados perpendicularmente
sobre un plano metálico infinito, también debemos tomar en cuenta que el
campo radiado está en Z ≥o y para la zona Z <0 , no se tiene radiación
debido a que esta la placa de masa.
En la figura 9, podemos ver los campos lejanos radiados por los dipolos, sin
embargo no es necesario obtener las expresiones del campo lejano para
analizar su patrón de radiación de la antena Parche.
Los dos dipolos magnéticos de la Figura 9 constituyen un array de dos
elementos donde el elemento radiante es el dipolo magnético como podemos
ver en la figura 10.
Por tanto el patrón de radiación de ambos dipolos será el patrón de
radiación del dipolo magnético multiplicado por el factor de array a lo largo
del eje Y correspondiente a elementos radiantes como (0,-b/2,0) y
(0, b/2, 0).
Por lo tanto la polarización es lineal, el campo Eléctrico está en el plano X=0
y el Campo Magnético en el plano Y=0 ,en otras palabras el plano “E” esta
en X=0 y “H” en Y=0.
Justo en la dirección perpendicular al parche, el campo eléctrico lejano esta
polarizado en el eje Y y el campo magnético en la dirección “-X”
Dentro del plano Y=0 (Plano H), el módulo de campo de un dipolo
magnético orientado en la dirección del eje X, es máximo en θ=0° y nulo en
θ=+-90° que sería el sustrato. En la siguiente figura 11, podemos ver el
patrón de radiación para el plano H (XZ) que actúa para el Modo01 ,
De manera similar podemos hacer para el plano E (X=0), en el cual el
modulo del dipolo es “constante”, sin embargo en el caso de los dos dipolos
existe una variación del módulo de campo debido al factor de array.
Es fácil ver que ambos dipolos suman en θ=0,por tanto se tiene un máximo
del campo.
Fifura10: los dipolos constituyen un array
9.- El array de estos
dos dipolos tiene
la característica de
ser el doble de la
llamada fuente de
campo magnetico
o corriente
magnetica

14. 14
LA DIRECTIVIDAD
La directividad de la antena puede calcularse integrando numéricamente las
expresiones de campo lejano. De esta manera se obtiene la potencia total
radiada y con ella la intensidad de radiación correspondiente a la antena
isotrópica equivalente.
Recordemos que la directividad de la antena se calcula como el cociente
entre el máximo de intensidad de radiación de la antena y la intensidad de
radiación de la antena isotrópica equivalente. En cualquier caso, a partir del
diagrama de radiación es posible obtener algunas características de la antena.
Con un diagrama de radiación es fácil deducir que a medida que se
incrementa la longitud “a” de las aristas no radiantes la directividad
aumenta. Esto es consecuencia del aumento de la apertura de cada uno de los
dipolos magnéticos que son responsables de la radiación del parche.
En la práctica, a partir de relaciones “ancho/largo” mayores que “a/b = 2” la
eficiencia de la apertura empieza a disminuir. Por otro lado, como sucede en
un array, la directividad cuando se aumenta la separación entre los
elementos, que en este caso corresponde a la dimensión “b”. Nótese que el
efecto de aumentar “a” se deja notar principalmente en el plano H, mientras
que el efecto del incremento de la dimensión “b” lo hace en el plano E.
Si el parche no es lo suficientemente grande en términos de longitudes de
onda, la directividad de la antena disminuye como consecuencia de la
potencia radiada en la región correspondiente al semiplano inferior
La ganancia incluye las diversas pérdidas de la antena. La ganancia está
relacionada con la directividad a través de la eficiencia de la antena, definida
como el cociente entre la potencia radiad por la antena y la potencia que
entra a la antena.
Figura11: patrón de Radiación de la antena parche, modelo rectangular
10.- mediante el
análisis podemos
encontrar que la
potencia total
para el valor
minimo y el valor
maximo viene a
ser la suma de
potencia de
ambos dipolos
11.- En el diagrama
observamos que
se tienen dos
diagramas
superpuestos, el
azul es un valor
que se obtiene con
antenas reales,
mientra la roja es
la calculada.

15. 15
IMPEDANCIA DE ENTRADA
Una antena parche tiene como característica la resonancia, y para poder
realizar aproximaciones, lo modelaremos con un circuito RLC, como de la
figura 12.
La que idealmente deberá de estar sintonizada a la misma frecuencia de
funcionamiento de la antena.
Fuera de dichas frecuencias la impedancia es compleja y los coeficientes de
reflexión a la entrada del parches muy alto lo cual, dado que el parche tiene
una característica resonadora, la excitación de campo en el parche, tan solo es
posible en la cercanía de las frecuencias de resonancia de éste.
La impedancia de entrada es real (ec.11) solamente a las frecuencias de
resonancia del parche. Fuera de dichas frecuencias la impedancia es compleja
y, por tanto, el coeficiente de reflexión a la entrada del parche (referido a la
impedancia característica de la línea de transmisión correspondiente) es muy
alto, es decir, no se excita campo en el parche
0
0
1
in p
R
Z j L
f f
jQ
f f
 
 
  
 
Es importante resaltar que este ancho de banda referido a la impedancia de
entrada de la antena es comúnmente el factor que limita el ancho de banda
de funcionamiento de las antenas microstrip. (ec.12 )
Zin
L
R
C
L
(11)
Fifura12: Circuito RLC,que simula una antena parche
12.- La antena de
parche, crea
resonancia dentro
de su cavidad pero
a la vez esta libera
potencia, dichos
efectos estan
representados por
un circuito
tanqueLC
(resonancia) y una
R (Antena)

16. 16
Donde : “BW” es el ancho de banda y “Q” es el factor de Calidad
A continuación tenemos las graficas para er=2.2, a/b=1.5, b=L=3cm
1
2
BW
Q
 (12)
(13)
0
R
Q
L

(14)
Fifura14: Gráfica de Reactancia-Frecuencia, podemos ver la reactancia en su valor
máximo en función de la frecuencia de resonancia
13.- Una de las
condiciones de las
antenas tipo
parche, es que
esta tenga la
frecuencia de
resonancia o
cercana a ella, lo
cual garantiza un
funcionamiento

17. 17
TIPOS DE ALIMENTACION
línea microstrip
La excitación mediante línea microstrip en una de las aristas del parche
(como la de la Figura 2) tiene como ventaja su simplicidad, dado que el
circuito de alimentación del parche y el parche se construyen en el mismo
proceso. Sus inconvenientes son consecuencia justamente de residir el
circuito de alimentación de la antena en el mismo plano y substrato que la
antena. Al presidir la alimentación en el mismo plano que el parche, lo cual
puede crear interferencia y por ello en el patrón de radiacion, esto sera
notoria con frecuencias muy altas.
Por otro lado, al ser el substrato el mismo para el circuito de alimentación y
la antena, es necesario llegar a un compromiso en la elección del tipo y
espesor del substrato. Ello es debido a que las características que debe tener
el substrato para realizar la función de guiado (líneas de transmisión) son
diferentes de las necesarias para realizar la función de radiación (antena). De
hecho, las características son opuestas: para hacer una buena línea microstrip
el substrato debe ser de “alta permeabilidad relativa” y de “espesor pequeño
“, a fin de concentrar los campos.
Figura15: Antena parche con alimentación por micro tira
(15)
14.-
estas antenas
son buenas para
hacer Array , la
abertura a ambos
lados del contacto
con el parche, es
para superar los
errores por
impedancia y
ruido

18. 18
Además el ancho de banda es mayor si se tiene permeabilidades relativas
bajas con espesor mayor lo cual será contrario a lo que se requiere para la
antena, permeabilidad relativa alta y el ancho de sustrato mas angosto.
Como se explica posteriormente, la impedancia de entrada vista en el borde
del parche es alta (del orden de unos pocos cientos de ohmios) y va
decreciendo hasta ser nula en la mitad del parche (y=0).
Si se excita en el borde del parche es necesario, por tanto, realizar una
adaptación de impedancias, siendo habitual emplear un tramo de línea de un
cuarto de longitud de onda. La otra posibilidad es hacer un “rebaje” en el
parche de forma que no se excita en el borde del parche, sino en una región
interior (véase la Figura 15 donde la impedancia es más baja.
Micro

19. 19
Sonda coaxial
El conductor interior del coaxial atraviesa el substrato y se suelda al parche
mientras el conductor exterior se suelda al plano de masa inferior. Como se
observa en la figura 16, el circuito de alimentación se encuentra aislado del
parche microstrip debido al plano metálico de masa. De este modo, no
existen radiaciones espúreas debidas a la alimentación.
Otra ventaja es que es una configuración fácil de analizar de forma teórica.
Sin embargo, su fabricación es compleja (implica varios procesos) y poco
fiable en grandes series (debido a las soldaduras). Por tanto, su utilización
resulta inviable en el caso de arrays con un número elevado de elementos.
Otra desventaja proviene de la generación de modos superiores en el parche,
especialmente con substratos altos.
El acoplamiento de la sonda al parche es del tipo eléctrico, de modo que si se
coloca la sonda en cualquiera de los extremos (Y =+-b/2) (donde el campo
eléctrico es máximo) el nivel de impedancia obtenido es alto. Por el
contrario, si se coloca la sonda en cualquier punto del eje Y= 0, la
impedancia es nula dado que el campo eléctrico es nulo en el centro del
parche.
Fifura16: Antena parche con alimentación por Cable Coaxial
(16)
15.- Las antenas
coaxiales superan
la fuga de campo
pero sin embargo
no son usadas por
ser costoso su
elaboración y no
es recomendable
para arrays

20. 20
línea impresa en plano inferior al del parche
Como se comentó anteriormente, el ancho de banda y eficiencia de las
antenas microstrip aumenta con el espesor del substrato. Sin embargo, a
medida que se aumenta el espesor del substrato aparecen efectos indeseados.
Además de las cada vez mayor generación de ondas de superficie9 que
interfieren en el diagrama de radiación de la antena y degradan la eficiencia
de la antena, se produce un deterioro del diagrama de radiación debido a la
radiación espúrea causada por los circuitos de alimentación de la antena. En
el caso del empleo de sonda coaxial la alimentación de la antena no interfiere
en el diagrama de radiación de ésta debido al aislamiento producido por el
plano de masa. Sin embargo, al aumentar el espesor del substrato la
generación de modos superiores en el parche empieza a ser importante.
Además, la inductancia de la sonda aumenta igualmente con el espesor del
substrato lo que degrada la adaptación de la impedancia de entrada.
Una configuración que hace uso del acoplamiento electromagnético consiste
en la excitación del parche mediante una línea microstrip impresa en un
nivel inferior al del parche, de modo que el plano conductor inferior actúa de
plano de masa para la línea y el parche ( Figura 17). El acoplamiento entre la
línea y el parche es del tipo eléctrico. La ventaja de este tipo de alimentación
es que el substrato correspondiente a la línea puede hacerse de espesor
pequeño sin perjudicar las características de la antena dado que el substrato
entre la línea y el parche puede ser de un espesor mayor.
Como desventajas cabe citar la dificultad de integración de elementos
activos y la escasa disipación de calor de la estructura.
Fifura17: Antena parche con alimentación por línea interior
13.- Son de
impedancia e
interferencia
aceptable, el
inconveniente es
los costos para
fabricarla

21. 21
Apertura en plano de masa
Otra alimentación mediante acoplamiento electromagnético es la excitación
del parche a través de una apertura en el plano de masa (Figura 18). En esta
configuración, a diferencia de la anterior, la alimentación se encuentra en un
substrato diferente del empleado para el parche, y aislado de éste mediante el
plano conductor que sirve de plano de masa para la antena. De este modo,
los elementos activos se pueden integrar fácilmente con la circuitería de
alimentación
Esta configuración permite emplear un substrato delgado de er alto para la
alimentación y un substrato de espesor alto y er bajo para el parche.
Como inconveniente cabe citar
la posibilidad de que se produzca radiación espúrea en la dirección
θ= 180 °, a través de la apertura practicada en el plano de masa.
Fifura18: Antena parche con alimentación por apertura en masa

22. 22
ANTENAS DE PARCHE CON GEOMETRÍAS DIFERENTE DE LA
RECTANGULAR
Existen antenas de geometrías muy variadas: circular, triangular, anular,
elíptica, etc. Figura 19.
En el caso de antenas con otras geometrías, el parche se analiza igualmente
como una cavidad delimitada verticalmente por paredes eléctricas y
horizontalmente por paredes magnéticas. La única diferencia es que ahora la
forma de la cavidad no es rectangular sino circular, elíptica, etc.
En el caso de cavidades con dimensión vertical muy pequeña (como es el
caso de las antenas microstrip que nos ocupan) la variación del campo
(eléctrico y magnético) en el sentido vertical es nula:
De este modo, el campo eléctrico vertical Ez es constante y el campo
magnético vertical Hz es nulo.
Hz no puede ser constante debido a que debe ser nulo en z = 0 y z = h
(planos conductores).
los modos son modos TM respecto de la dirección vertical, TMz.
Igualmente, y como consecuencia de las ecuaciones de Maxwell, es fácil
mostrar que el campo eléctrico transversal Et (plano xy) es nulo. En resumen
las únicas componentes no nulas son Ez y Ht. La obtención de los modos
TM (frecuencia de resonancia y configuración de campo) de la cavidad
puede hacerse de forma analítica en el caso de algunas geometrías (circular,
anular, etc) o mediante métodos numéricos en el caso general.
En el caso rectangular, la notación empleada para los modos es TMmn,
donde m y n se refieren al número de medias longitudes de onda en las
direcciones de los ejes X e Y, respectivamente. La Figura 15 muestra los
primeros modos del parche rectangular y un esquema de los diagramas de
radiación correspondientes.
Figura19: modelos de parches, usados como radiadores
(17)
14.- Los modelos
,mas usados son
las rectangulares y
circulares, son
baratas y fácil de
fabricarlas

23. 23
El modo que se ha considerado en la descripción anterior del funcionamiento
del parche rectangular es el primero: (0, 1), es decir, variación nula en la
dirección del eje X Y “una” variación (media longitud de onda) en la
dirección del eje Y.
La frecuencia de resonancia correspondiente al modo (m, n) es:
La forma del campo viene dada por las expresiones siguientes:
Fifura20: Parche rectangular actuando en diversos modos
(18)
(19)
(20)

24. 24
Como ejemplo de antena con geometría diferente de la rectangular,
considérese una antena de parche circular de radio a (Figura 21).
Los Modos de la cavidad formada por el parche circular se denotan como
modos TMnm, donde n y m se refieren aquí a la variación azimutal y radial,
respectivamente:
De este modo, la frecuencia de resonancia correspondiente al modo TMn,m
es:
Nótese que de forma análoga a como se hizo con el parche rectangular, en el
cálculo de las frecuencias de resonancia se ha considerado un radio
equivalente aeq mayor que el radio físico del parche a para tener en cuenta el
alargamiento efectivo del parche debido a la existencia de campo más allá
del borde de éste
Fifura21: Parche circular
(21)
(22)
(23)
(24)

25. 25
Las ecuaciones de Maxwell correspondientes a la antena radiando en el
espacio libre. Para ello se recurre habitualmente a métodos numéricos del
tipo del método de los elementos finitos, método de los momentos, método
de las diferencias finitas, etc. De este modo se pueden analizar los acoplos
entre antenas (de aplicación en arrays), caracterizar de forma rigurosa la
impedancia de entrada de antenas con configuraciones de alimentación
complejas, etc. Sin embargo, en muchas aplicaciones el modelo de cavidad
se muestra suficiente para el diseño de antenas sencillas.
Figura21: Parche circular y su Diagrama de potencia frente a varios modos

26. 26
Alimentación para Polarización circular

27. 27
Alimentación de arrays microstrip

28. 28
Alimentación de elementos parásitos
Reflectarrays

29. 29
Array inflable para aplicaciones espaciales con polarización dual

30. 30
CONCLUSIONES
La antena de parche es una extensión de la microstrip
Las antenas tipo parche es sencilla, barata, robusta y versátil para elegir la
frecuencia de operación. Sus desventajas que se están superando son la baja
potencia, banda estrecha y la radiación espúrea
Se tienen diversos modelos
En el interior de su cavidad se producen ondas estacionarias convirtiéndola
en una cavidad resonante que puede ser modelada como un circuito RLC.
El factor de calidad esta relacionado con el grosor y de permitividades bajas

31. 31
BIBLIOGRAFIA
1.-Alvaro Roldan Escolano,” Diseño y simulación de antena”, Escuela técnica superior de
ingenieros industriales y de telecomunicación
2.-Kin-Lu Wong, Compact and Broadband Microstrip Antennas, Jon Wiley & Sons,
Inc.,2002
3.-C.A.Balanis.’’Antenna Theory’’,John Wiley & Sons Inc,1999