Antenas de dispositivos Moviles

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA
FUERZA ARMADA
NUCLEO ARAGUA - SEDE MARACAY
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES
ANTENA PARA DISPOSITIVOS
MOVILES
PROF.
DR. ING. MOLLEJA JHONNY AUTORES
ALVARADO, GISELLE C.I.:
BOLIVAR, FRANCISCO C.I.:
MARTINEZ, LISSETTE C.I.:
MORENO, EUGENIA C.I.: 20.178.472
PEREZ, KARLAUDYS C.I.: 19.833.019
ROJAS, DIEGO C.I.:
REBOLLEDO, ANDRES C.I.:
VALERA, YHORLES C.I.:
JULIO 2012

2. INTRODUCCIÓN

3. ÍNDICE
Pág.
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………..
CONTENIDO
1. Evolución de las antenas de teléfonos móviles……………..
2. Antenas de microcintas………………………………………….
CÁLCULOS………………………………………………………………..
MATERIALES……………………………………………………………..
PROCEDIMIENTO………………………………………………………..
CONCLUSIÓN…………………………………………………………….
ANEXOS…………………………………………………………………..
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS……………………………………

4. 1. EVOLUCIÓN DE LAS ANTENAS DE TELEFONIA MOVIL
Hay una cierta discusión acerca de quién inventó el primer sistema de
comunicación móvil, ya que para algunas personas la comunicación móvil
también significa comunicación del vehículo. Sin embargo, cuando se refiere
al primer teléfono celular portátil comercial, la respuesta es Motorola
DynaTAC 8000X [1], sin duda alguna, que se introdujo en 1983, como se
muestra en la Figura 1.1.
Figura 1.1. Antena de dipolo de Manga sobre un Motorola DynaTAC 8000X (1983)
La antena instalada en un 8000X DynaTAC es una antena dipolo de
manga [1], que ahora es un diseño obsoleto en la industria de la telefonía
móvil, pero sigue siendo ampliamente adoptado por varios puntos de acceso
inalámbricos LAN, como la que se muestra en la Figura 1.2. Los dipolos de
manga son la mejor antena de rendimiento una vez instalado en cualquier
teléfono celular.
Figura 1.2. Antenas de dipolo de Manga sobre un LAN inalámbrico. Linksys WAP55AG

5. La longitud de un dipolo de mango es aproximadamente la mitad de la
longitud de onda a su frecuencia de trabajo. En 850 MHz, la misma antena
necesita una longitud de 176 mm. Con la mejora significativa en la tecnología
celular y la agresividad en el cambio del tamaño de los teléfonos, el dipolo de
mango ya no era proporcional al teléfono.
Todas las antenas tradicionales internas son localizadas sobre la parte
superior de un teléfono. En una posición normal, la distancia entre la antena
superior interna y la cabeza del usuario es bastante pequeña. Para eliminar
la influencia de la cabeza del usuario sobre el funcionamiento de la antena,
se usa capa de tierra que debe ser colocada bajo la antena para aumentar el
aislamiento. Sin embargo, esta capa de tierra disminuye la amplitud de
banda de una antena, para compensar esto, el tamaño de antena debe ser
aumentado.
El Motorola V3 (Figura 1.3) fue el primer teléfono en adoptar una
antena inferior interna. Según la creencia convencional de aquel tiempo, una
antena en el inferior sería sostenida en el centro de la palma del usuario;
esto podría tener un buen funcionamiento en el laboratorio, pero no podía
proporcionar el funcionamiento aceptable en el verdadero empleo. Aquella
creencia convencional fue demostrada incorrecta por el Motorola V3.
Figura 1.3. Antena inferior del Motorola V3 (2004)

6. 2. ANTENAS DE MICROCINTAS
Las antenas microcinta [2] se hicieron muy populares en la década de
1970 principalmente para aplicaciones espaciales. Hoy en día se utilizan
para el gobierno y las aplicaciones comerciales. Estas antenas consisten en
un parche metálico sobre un sustrato de tierra. El parche metálico puede
tomar muchas configuraciones diferentes, como se muestra en la Figura 2.1
Figura 2.1. Antenas microcinta o de parche rectangulares y circulares.
Las antenas microcinta son de bajo perfil, conforme a superficies
planas y no planas, simples y poco costosas de fabricar con la tecnología
moderna de circuito impreso, compatibles con diseños MMICs, o “Monolithic
Microwave Integrated Circuits” por sus siglas en inglés, muy versátiles en
términos de frecuencia de resonancia, polarización, patrón e impedancia.
Estas antenas se pueden montar en la superficie de las aeronaves de alto
rendimiento, naves espaciales, satélites, misiles, automóviles e incluso en
teléfonos móviles.
A menudo las antenas de microcinta son también conocidas como
antenas patch o parche. Los elementos de radiación y las líneas de
alimentación son usualmente fotograbados en el elemento substrato

7. dieléctrico. El parche de radiación puede ser cuadrado, rectangular, una cinta
delgada o dipolo, circular, elíptica, triangular o cualquier otra configuración.
Algunas de estas se muestran en la Figura 2.2. En la actualidad también es
frecuente ver antenas microcinta diseñadas con formas fractales como las
presentadas en la Figura 2.3. En la Figura 2.4 se muestra algunas antenas
microcintas reales.
Figura 2.2. Representación de figuras de elementos parche de una microcinta
Figura 2.3. Antena microcinta con forma fractal
Figura 2.4. Antenas microcinta reales
La permitividad eléctrica del substrato dieléctrico por lo general se
encuentra dentro de los rangos: 2.2 ≤εr≤12. Como ya se sabe, se debe de

8. buscar la menor permitividad posible para lograr una mejor eficiencia en la
antena.
Otro tipo particular de antena tipo parche que ha surgido en años
recientes es la llamada “antena f invertida plana” (PIFA, Plannar Inverted F
Antenna) muy utilizada para unidades móviles, la cual es básicamente la
mitad de una antena tipo parche cuadrada.
El patrón de radiación de una antena de parche es omnidireccional
aunque la potencia radiada es emitida solamente hacia la parte superior de la
antena en su forma ideal debido a que se considera un plano de tierra
infinito, el cual bloquea radiación hacia la parte inferior de la antena. En la
figura 2.5 se muestran los patrones de radiación característicos para una
antena de parche.
Figura 2.5. Patrón de radiación de una antena de parche.
a) Campo eléctrico (E) y b) Campo magnético (H).
Un aspecto muy importante cuando se diseña una antena consiste es
el esquema de alimentación que tendrá ésta, puesto que sin una estructura
eficiente de alimentación las antenas microcinta no funcionarán
correctamente sin importar la precisión llevada a cabo para diseñar el
elemento radiante. Existen dos formas principales de alimentar una antena
por medio de microcinta: conectando la línea microcinta directamente en un
borde de la antena y alimentando la línea microcinta por medio de
inserciones en la antena.

9. En el caso de la conexión directa al borde de la antena, la variación en
la posición de la línea microcinta en relación con el parche generará un
mayor o mejor acoplamiento de impedancia. En el caso de la alimentación
con microcinta por medio de inserciones, la profundidad de la inserción es la
que dicta el acoplamiento de la impedancia. En la figura 2.6., se muestran
estos dos tipos de alimentación.
Figura 2.6. Alimentaciones por microcinta
a) Conexión directa de la línea microcinta a la antena y b) conexión de línea microcinta
con inserciones.

10. CALCULOS PARA LA MICROCINTA
𝑓 = 2.4 𝐺𝐻𝑧
εr = 4.5
h = 1.5mm = 0.0015m
𝑊 =
𝑐
2𝑓
√
2
𝜀 𝑟 + 1
= 0.038𝑚
𝜀 𝑒𝑓𝑓 =
𝜀 𝑟 + 1
2
+
𝜀 𝑟 − 1
2
(1 +
10 ∗ ℎ
𝑊
)
−1/2
= 4.19
∆L = 0.412ℎ(
𝜀 𝑒𝑓𝑓 + 0.3
𝜀 𝑒𝑓𝑓 − 0.258
)(
(
𝑊
ℎ
) + 0.264
(
𝑊
ℎ
) + 0.813
) = 6.91 ∗ 10−4
𝑚 = 0.000691𝑚
𝐿 =
𝑐
2𝑓√ 𝜀 𝑒𝑓𝑓
− 2∆𝑙 = 0.029𝑚
Ecuaciones aplicadas [3].
Dónde: 𝑓 Frecuencia
εr Constante Dieléctrica de la fibra de vidrio
h Grosor de la microcinta
𝑊 Ancho del parche rectangular
𝜀 𝑒𝑓𝑓 Dieléctrico Efectivo
∆L Diferencial de longitud
𝐿 Longitud efectiva de la antena

11. MATERIALES
 Microcinta
 Ácido Férrico
 Marcador indeleble punta gruesa
 Marcador indeleble punta fina
 Estaño
 Esmalte de uñas
 Resina Epoxica
 Cable Rg-58
 Conector RP-SMA

12. PROCEDIMIENTOS

13. CONCLUSIÓN

14. ANEXOS

16. REFERENCIA BIBLIOGRAFICAS
[1] ANTENNA DESIGN FOR MOBILE DEVICES. Antenna Design for Mobile
Devices, First Edition. Zhijun Zhang.(2011) “Evolución de teléfonos móviles”
[2] Salvador Jesús Yunes Almodovar (2009) “Antenas microcintas”
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE JUAREZ.
[3] ANTENNA THEORY ANALYSIS AND DESING “Antennas de microstrip”
Constantine A. Balanis (1938) Second Edition.