Design de antenas patch retangular operando em modos de alta ordem

• Autor(a) principal: Marcansola, Isabelle
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/238020
• topic: Antenas de microondas; Campos eletromagneticos; Telecomunicações

O presente trabalho apresenta um estudo eletromagnético do comportamento de antenas patch operando em modos transversais magnéticos de terceira e quinta ordem (TM030, TM050), sujeitos à inserção de fendas na estrutura do patch metálico e a variação do material do substrato. A técnica de inclusão de fendas locais é empregada afim de garantir a redistribuição da densidade superficial de corrente no patch, de modo que o ganho da estrutura atinja valores preferencialmente acima de 8 dB. Além disso, a técnica tem como intuito também assegurar a minimização do nível de lóbulos laterais e redução da largura de feixe de meia potência, tornando-as mais diretivas. Durante o estudo do comportamento dessas antenas, constatou-se que materiais com permissividade a partir de 6.7, geram naturalmente redução dos lóbulos laterais sem a necessidade da inserção das fendas locais, embora seja necessário um estudo mais aprofundado para determinar adequadamente o ponto de inflexão em que esse efeito ocorre. O trabalho teve início reproduzindo e compreendendo a técnica empregada no artigo (ZHANG; ZHU; WU, 2018) para o caso TM030 e operando em 4.86 GHz. Posteriormente, realizou-se o estudo do impacto da permissividade do material do substrato sobre o diagrama de radiação para o modo fundamental TM010 em 1.6 GHz assim como no modo de terceira ordem TM030 para 4.86 GHz, usando como materiais: Duroid 5880, RT/duroid 6006 e RT/duroid 6010.2LM. A mesma análise foi aplicada para 20 GHz e 60 GHz, contudo, usando como materiais: RO3003G2, Membrana Alumina e RO3010. Em ambos os casos, evidenciou-se que materiais de alta permissividade reduzem naturalmente os lóbulos laterias. Para o modo de terceira ordem, operando em 60 GHz, foi aplicado o método das fendas para o material RO3003G2, no qual foi possível redistribuir a densidade superficial de corrente, retirando a região fora de fase, e garantindo, assim como em (ZHANG; ZHU; WU, 2018) a redução dos lóbulos laterais e aumento da diretividade da antena. Os métodos foram estendidos para uma antena operando no modo TM050 com o objetivo de aumentar ainda mais o ganho da estrutura. A análise eletromagnética dos dispositivos foi realizada no software Ansys Eletronic Desktop, módulo HFSS (High-Frequency Structure Simulator) usando o método FEM (Finite Element Method).