Diseño y simulación de un Array de Parches Lineal utilizando alimentación por proximidad

Abstract

Se diseñó un array de antenas que consta de 16 parches rectangulares separados a 0.6 λ(8.55 cm), conectados a una red de alimentación ramificada. Esta se ubica en el sustrato inferior, mientras que los elementos radiantes se posicionan en el sustrato superior. El método por el cual se alimenta el array es el acoplamiento por proximidad. La red presenta diferentes dimensiones en cada una de las trayectorias, para obtener valores de pérdidas de retorno deseadas en la banda de operación de los 2. 4GHz. Además, esta permite que la distribución de corriente sea uniforme, es decir, cada parche rectangular emite la misma energía. En cuanto a los elementos radiantes, estos presentan una ranura con forma rectangular para optimizar los valores de perdida de retorno en esa frecuencia. La ganancia obtenida en el plano E fue de 15.5 dB, las pérdidas de retorno en 2.4GHz fueron de -20 dB con un ancho de banda de 11.3 MHz. El diagrama de radiación simulado y teórico se compararon con la ayuda de un algoritmo realizado en Python. Teniendo en cuenta que este lenguaje de programación es de código abierto y cuenta con una amplia gama de librerías que permite realizar un análisis grafico de los datos obtenidos en la simulación, en contraste con los datos teóricos.

An antenna array was designed consisting of 16 rectangular patches spaced 0.6 λ(8.55 cm) apart, connected to a branched feed network. The power network is located on the bottom substrate, while the radiating elements are positioned on the top substrate. The method by which the array is fed is proximity coupling. The network has different dimensions in each of the paths, to obtain desired return loss values in the 2.4 GHz operating band. In addition, it allows the current distribution to be uniform, i.e., each rectangular patch emits the same energy. As for the radiating elements, they have a rectangular-shaped slot to optimize the return loss values at that frequency. The gain obtained in the E-plane was 15.5 dB, the return loss at 2.4GHz was -20 dB with a bandwidth of 11.3 MHz. The simulated and theoretical radiation pattern were compared with the help of a Python algorithm. Considering that this programming language is open source and has a wide range of libraries that allow a graphical analysis of the data obtained in the simulation, in contrast to the theoretical data.