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Diseño de un arreglo de antena plana con capacidad de control del patrón de radiación a frecuencias de microondas
Design of a planar antenna array capable to control the radiation pattern at microwave frequenciesp
Miriam Alicia Nieto Rodríguez
José Luis Medina Monroy
Acceso Abierto
Atribución
Fenómeno de sincronización,Generación de códigos,CDMA,Sistemas caóticos
En este trabajo de tesis se presenta el diseño y construcción de un agrupamiento de antenas de microcinta con capacidad de controlar el patrón de radiación, para su operación a la frecuencia central de 5.8 GHz, dentro del rango de frecuencias de 5.725-5.825 GHz de la banda ISM autorizada para aplicaciones industriales, científicas y médicas. En esta banda se tienen múltiples aplicaciones en la medicina (imagenología por microondas) o en redes y equipos de comunicaciones (WiFi 802.11a). Para el diseño de la antena, se propone una metodología sistemática que permite obtener las dimensiones físicas de cada uno de los componentes de la antena empleando un programa de análisis electromagnético basado en el método de momentos. Se propone una estructura original de antena que consiste de una agrupación en fase de 16 elementos o parches, configurada con cuatro grupos de 4 parches y que utiliza un solo cambiador de fase. Se propone una red de interconexión de los elementos de antena de bajas pérdidas y un cambiador de fase simplificado de 3 bits que utiliza 6 líneas de retardo de fase, 12 diodos PIN y permite 9 combinaciones de fase en pasos de 40 grados. Tantoo la estructura de antena como el desfasador propuesto representan una alternativa muy económica, fácil de construir y de bajas pérdidas, ya que el desfasador utiliza solo 4 diodos PIN en cada combinación. Se presentan resultados de la construcción y caracterización de la antena, la cual tiene capacidad de cambiar el patrón de radiación ±30 grados, cuyo ancho de banda de impedancias resultó entre 380-545MHz, siendo mayor al 6.55% y con una ganancia entre 13dB y 15.47dB, superando los requerimientos. La metodología de diseño propuesta y las simplificaciones realizadas pueden ser escalable y emplearse en otros rangos de frecuencia, así como en otros tipos de antenas y aplicaciones.
This thesis presents the design and construction of a microstrip antenna array, capable of controlling the radiation pattern, for operation at 5.8 GHz, within the frequency range of 5.725-5.825 GHz of the ISM band authorized for industrial, scientific and medical applications. This band have multiple applications in medicine (microwave imaging) networking and communications equipment (WiFi 802.11a). For the design of the antenna, a systematic methodology is proposed to obtain the physical dimensions of each one of the antenna components, using electromagnetic analysis software based on the Method of Moments (MoM). An original structure for the antenna is proposed, consisting  of a phased array of 16 elements or patches, configured as four groups of four patches that use a single phase shifter. A low loss interconnecting circuit and a 3-bit simplified phase shifter that uses 6 phase delay lines and 12 PIN diodes were proposed, allowing 9 phase combinations in steps of 40 degrees. Both the structure of the antenna as well as the phase shifter proposed, become a very economical alternataive, easy to build and with low loss, since the phase shifter uses only 4 PIN diodes for each combination. Antenna construction and characterization results are provided. The final antenna has the capacity to change the radiation pattern  ±30 degrees, with an impedance bandwidth between 380-545MHz, being more than 6.55% and with a gain between 13dB and 15.47dB, exceeding the requirements. The proposed design methodology and simplifications performed can be scaled and used in other frequency ranges, as well as in another antenna types and applications.
CICESE
2012
Tesis de maestría
Español
Nieto Rodríguez,M.A.2012. Diseño de un arreglo de antena plana con capacidad de control del patrón de radiación a frecuencias de microondas. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 112 pp.
TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES
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