Diseño, modelado, fabricación y medida de antenas impresas para comunicaciones inalámbricas

Resumen

La Tesis Doctoral se puede dividir en dos bloques. En el primero de ellos se aborda la programación de un código de simulación propio basado en el método FDTD (Diferencias Finitas en el Dominio del Tiempo) para la simulación de antenas impresas. El código desarrollado está adaptado a las características geométricas y de funcionamiento de las antenas impresas, permitiendo diversos tipos de alimentación en las mismas. El código permite la obtención de las principales características de las antenas simuladas: Tensión, Intensidad, Pérdidas de retorno e Impedancia en cualquier puerto de excitación, Diagrama de Radiación en cualquier plano, Ganancia, Distribución frecuencial de campo en cualquier plano y la Evolución temporal del campo en cualquier plano. El segundo bloque de la Tesis es el diseño, simulación, fabricación y medida de diversas antenas con características específicas para aplicaciones inalámbricas personales. Se ha dividido en antenas de alta ganancia, antenas de banda ancha y antenas impresas multibanda. Se presentan dos antenas impresas de alta ganancia y bajo coste con una estructura típica de las antenas tradicionales Yagi-Uda. Se establece un método de optimización de las antenas basado en el simulador FDTD desarrollado que permite obtener las dimensiones óptimas de las antenas para incrementar su ganancia. Se presenta una antena impresa de banda ancha con geometría logoperiódica. Se establece un método de diseño que permite obtener las dimensiones óptimas de la antena en función de las características de ancho de banda de la aplicación para la que se diseña la antena. Se diseñan distintos prototipos de esta antena con diferentes características en cuanto al ancho de banda deseado. Se presenta una nueva geometría de antena impresa multibanda. La antena está formada por distintas agrupaciones de dipolos impresos, cada una de ellas con una configuración logoperiódica. Se establece un método de diseño que en función del número de bandas frecuenciales de funcionamiento y del ancho de banda necesario en cada una de ellas permite obtener las dimensiones óptimas de la antena. De todas las antenas diseñadas se ha fabricado diversos prototipos, tanto en sustrato de bajo coste como en sustrato específico de alta frecuencia, y se han medido las características de las antenas con un analizador de redes vectorial en el interior de una cámara anecoica. En todos los casos se ha obtenido una gran concordancia entre los resultados simulados, obtenidos con el simulador FDTD desarrollado, y los resultados medidos, validando el diseño de las distintas antenas y su utilización como elementos radiantes en aplicaciones basadas en los estándares inalámbricos personales.