Diseño de una antena microstrip para aplicaciones inalámbricas.

En la era de la conectividad inalámbrica, el diseño de antenas es clave para garantizar la eficiencia y rendimiento de los dispositivos. Una antena microstrip, particularmente, ha demostrado ser una opción popular y eficaz para aplicaciones inalámbricas. En este artículo, exploraremos en detalle el diseño de una antena microstrip y cómo puede ser utilizada en diversas aplicaciones. Descubra cómo esta tecnología puede marcar la diferencia en la forma en que nos conectamos y comunicamos en el mundo moderno. ¡Siga leyendo para conocer todos los detalles!

Título del Proyecto: Diseño de una antena microstrip para aplicaciones inalámbricas mediante la integración integrada e IoT

Bhavendra Chowdary Swarna (by) presentó un proyecto final sobre “Diseño de antena Microstrip para aplicaciones inalámbricas mediante la integración de dispositivos integrados e IoT”. Bonita universidad profesionalIndia) a extrudesign.com.

Diseño de una antena microstrip para aplicaciones inalámbricas.

Contenido

ABSTRACTO

El proyecto consiste en diseñar una antena microstrip que utilice diferentes tipos de técnicas de alimentación e integrarlas en aplicaciones integradas y de IoT para aplicaciones inalámbricas. Una antena microstrip ofrece varias ventajas en comparación con otras antenas. Este tipo de antena es liviana, de bajo volumen y presenta configuraciones de perfil delgado que pueden diseñarse conformemente. Los costes de producción también son bajos y se pueden producir grandes cantidades. En este proyecto se analiza la antena microstrip. El objetivo de este proyecto es diseñar una antena microstrip. Aquí integramos integrado e IoT. Utilizamos integrados para la transmisión de datos a través de IoT (módulo Wifi). Finalmente, el objetivo principal de nuestro proyecto es diseñar una antena microstrip y transmitir los datos utilizando la transmisión inalámbrica como medio y almacenar los datos.


Aquí, utilizamos software de tecnología de simulación por computadora (CST) para diseñar y analizar antenas.

La antena microstrip está diseñada con el sustrato dieléctrico Rogers RT/droid 5880(tm) con ɛr = 2,2. Esta antena funciona con WiFi IEEE 802.11, banda de 2,4GHz. La antena está optimizada para mejorar métricas de rendimiento como ganancia, pérdida de retorno y eficiencia.

El software de estudio de microondas con tecnología de simulación por computadora (CST) se utiliza para analizar el patrón de radiación de la antena antes de fabricarla. Para obtener el resultado de la medición, se utilizó un analizador vectorial de redes (VNA) para medir la antena fabricada. Los resultados de la simulación y la medición muestran algunas diferencias para ambos sustratos de material. Se llevó a cabo una comparación entre los resultados de la simulación y de la medición.

INTRODUCCIÓN

En ingeniería de radio antena es una interfaz entre ondas de radio que se propagan en el espacio y corrientes eléctricas que viajan en conductores metálicos y se utilizan con un transmisor o receptor.

CÓMO OCURRE LA TRANSFERENCIA:

¿Qué son los comparadores mecánicos?

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Durante la transmisión, un transmisor de radio suministra corriente eléctrica a las conexiones de la antena y la antena irradia la energía de la corriente en forma de ondas electromagnéticas (ondas de radio). Al recibir, una antena intercepta parte de la potencia de una onda de radio para generar una corriente eléctrica en sus terminales, que se aplica a un receptor para su amplificación.

«Las antenas son componentes esenciales de todos los dispositivos de radio».

Diseño de una antena microstrip para aplicaciones inalámbricas.

Las palabras antena Y antena se utilizan como sinónimos. Ocasionalmente se utiliza el término equivalente «antena» para referirse específicamente a una antena de cable elevado.

En italiano, el poste de una tienda de campaña se llama «». antena centraly la varilla con el alambre simplemente fue llamada antena. Hasta entonces, los elementos de transmisión y recepción inalámbricos se denominaban simplemente «terminales».

la antena puede, en el sentido más amplio, referirse a un conjunto completo, incluida la estructura de soporte, la carcasa (si la hay), etc., además de los componentes funcionales reales.

Una antena receptora puede incluir no sólo los elementos receptores metálicos pasivos, sino también un preamplificador o mezclador integrado, especialmente en y por encima de las frecuencias de microondas.

DESCRIPCIÓN GENERAL

Todo receptor o transmisor de radio requiere antenas para conectar su conexión eléctrica al campo electromagnético. Las ondas de radio son ondas electromagnéticas que transmiten señales a través del aire (o del espacio) a la velocidad de la luz casi sin pérdida de transmisión.


Las antenas se pueden clasificar como antenas omnidireccionales, en las que la energía se irradia aproximadamente por igual en todas las direcciones, o antenas direccionales, en las que la energía se irradia más en una dirección que en otras. (Las antenas son recíprocas, por lo que se produce el mismo efecto al recibir ondas de radio). Una antena omnidireccional completamente uniforme no es físicamente posible. Algunos tipos de antenas tienen un patrón de radiación uniforme en el plano horizontal pero envían poca energía hacia arriba o hacia abajo. Normalmente, una “antena direccional” está destinada a maximizar su acoplamiento con el campo electromagnético en la dirección de la otra estación.

Para llegar a un lugar remoto, el cableado debe tenderse a lo largo de todo el recorrido a lo largo de valles, montañas, caminos arduos, túneles, etc. para llegar al lugar remoto.

El desarrollo de la tecnología inalámbrica ha hecho que todo este proceso sea muy sencillo.

“La antena es el elemento clave de esta tecnología inalámbrica”

Este artículo analiza los parámetros básicos de comunicación para tener una mejor idea de la comunicación inalámbrica mediante antenas.

Los parámetros son:

  • frecuencia
  • longitud de onda
  • Coincidencia de impedancia
  • VSWR y potencia reflejada
  • Banda ancha
  • Porcentaje de ancho de banda
  • Intensidad de radiación

1. Frecuencia:

Según la definición estándar, «la tasa de repetición de una onda durante un período de tiempo determinado se llama frecuencia».

La frecuencia es simplemente el proceso de con qué frecuencia ocurre un evento. Una onda periódica se repite después de cada una. T’ segundos (punto). La frecuencia de las ondas periódicas no es otra cosa que el recíproco del periodo de tiempo (T).

Expresión matemática:

Matemáticamente se escribe de la siguiente manera.

f=1/T

Dónde

  • f es la frecuencia de la onda periódica.
  • T es el período durante el cual se repite la onda.

Unidades:

La unidad de frecuencia es Hertz, abreviada Hz. Figura 2)

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La figura (2) anterior muestra una onda sinusoidal.

Aquí el voltaje en milivoltios se representa en función del tiempo en milisegundos. Esta onda se repite cada 2t milisegundos. Entonces el lapso de tiempo T = 2t milisegundos y la frecuencia f = 1/2T kHz.

2. Longitud de onda:

Según la definición estándar, “la distancia entre dos puntos máximos consecutivos (picos) o entre dos puntos mínimos consecutivos (valles) se llama longitud de onda”.

La distancia entre dos picos positivos inmediatos o dos picos negativos inmediatos no es otra cosa que la longitud de esa onda. Se le puede llamar longitud de onda.

La figura muestra la longitud de onda (λ) y la amplitud. Cuanto mayor es la frecuencia, menor es la longitud de onda y viceversa.

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Figura 3)

La siguiente figura (3) muestra una forma de onda periódica.

expresión matemática

La fórmula para la longitud de onda es: λ=c/f

Dónde

  • λ es la longitud de onda
  • c es la velocidad de la luz (31083108 metros/segundo)
  • f es la frecuencia

unidades

La longitud de onda λ se expresa en unidades de longitud como metros, pies o pulgadas. El término común es metro.

3. Coincidencia de impedancia:

Según la definición estándar, “el valor aproximado de la impedancia de un transmisor cuando corresponde al valor aproximado de la impedancia de un receptor o viceversa se denomina adaptación de impedancia”.

Se requiere adaptación de impedancia entre la antena y el circuito. La impedancia de la antena, la línea de transmisión y el circuito deben coincidir para que se produzca la máxima transferencia de potencia entre la antena y el receptor o transmisor.

4. Necesidad de emparejamiento:

Un dispositivo resonante es un dispositivo que ofrece un mejor rendimiento en una banda de frecuencia estrecha específica. Las antenas son dispositivos resonantes cuya impedancia, cuando se combina, proporciona un mejor rendimiento.

  • La potencia radiada por una antena se irradia efectivamente cuando la impedancia de la antena coincide con la impedancia del espacio libre.
  • Para una antena receptora, la impedancia de salida de la antena debe coincidir con la impedancia de entrada del circuito amplificador del receptor.
  • Para una antena transmisora, la impedancia de entrada de la antena debe coincidir con la impedancia de salida del amplificador transmisor junto con la impedancia de la línea de transmisión.

Unidades:

La unidad de impedancia (Z) es ohmios.

5. VSWR y potencia reflejada:

Según la definición estándar, «la relación entre el voltaje máximo y el voltaje mínimo en una onda estacionaria se llama relación de onda estacionaria de voltaje». Si la impedancia de la antena, la línea de transmisión y los circuitos no coinciden, la potencia no será irradiado efectivamente. En cambio, parte de la fuerza se refleja.

Las características principales son:

  • El término que indica desajuste de impedancia es VSWR.
  • VSWR significa «Relación de onda estacionaria de voltaje». También se le conoce como ROE.
  • Cuanto mayor sea el desajuste de impedancia, mayor será el valor del VSWR.
  • El valor ideal de VSWR debe ser 1:1 para una radiación efectiva.
  • El poder reflejado es el poder desperdiciado por el poder directo. Tanto la potencia reflejada como el VSWR indican lo mismo.

6. Ancho de banda:

Según la definición estándar, «una banda de frecuencia especificada para una comunicación particular en una longitud de onda se llama ancho de banda».

La señal se envía o recibe en un rango de frecuencia. Este rango de frecuencia específico se asigna a una señal específica para que otras señales no puedan interferir con la transmisión.

  • El ancho de banda es la banda de frecuencia entre las frecuencias más altas y más bajas sobre las cuales se transmite una señal.
  • El ancho de banda una vez asignado no puede ser utilizado por otros.
  • Todo el espectro se divide en anchos de banda que se asignarán a diferentes emisoras.

El ancho de banda que acabamos de comentar también puede denominarse ancho de banda absoluto.

7. Porcentaje de ancho de banda:

Según la definición estándar, «la relación entre el ancho de banda absoluto y la frecuencia central de ese ancho de banda puede denominarse porcentaje de ancho de banda».

La frecuencia respectiva dentro de una banda de frecuencia en la que la intensidad de la señal es máxima se denomina frecuencia de resonancia. También se le llama frecuencia central (fC) de la banda.

  • Las frecuencias más altas y más bajas se denotan por fh yfl respectivamente.
  • El ancho de banda absoluto viene dado por fh -Fl.
  • Para saber cuál es el ancho de banda, se debe calcular el ancho de banda fraccionario o el ancho de banda porcentual.

Expresión matemática:

El porcentaje de ancho de banda se calcula para saber cuánta variación de frecuencia puede manejar un componente o sistema.

Porcentaje de ancho de banda = (𝑓𝐻 – 𝑓𝐿)/𝑓𝑐

Dónde

  • 𝑓𝐻 es una frecuencia más alta
  • 𝑓𝐿 es de menor frecuencia
  • 𝑓𝑐 es la frecuencia central

Cuanto mayor sea el porcentaje de ancho de banda, mayor será el ancho de banda del canal.

8. Intensidad de radiación:

“La intensidad de la radiación se define como la potencia por unidad de ángulo sólido”

La radiación emitida por una antena, que es más intensa en una dirección particular, indica la intensidad máxima de esa antena. La emisión de radiación en la mayor medida posible no es más que intensidad de radiación.

expresión matemática

La intensidad de la radiación se determina multiplicando la potencia radiada por el cuadrado de la distancia radial.

U = 𝑟2 × anchorueda

Dónde

  • U es la intensidad de la radiación
  • r es la distancia radialNNnn
  • W.rueda es la potencia radiada.

La ecuación anterior denota la intensidad de radiación de una antena. La función de distancia radial también se expresa como Φ.

unidades

La unidad de intensidad de la radiación es vatio/radianes.2.

La comunicación inalámbrica se produce en forma de ondas. Por tanto, necesitamos estudiar las propiedades de las ondas en la comunicación.

En este artículo aprenderemos los conceptos básicos de antenas, especificaciones y diferentes tipos de antenas. Hay muchos tipos de antenas dependiendo

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ANTENA MICRO TIRA

En telecomunicaciones un Antena microbanda (también conocido como antena impresa) generalmente se refiere a una antena fabricada en una placa de circuito impreso (PCB) utilizando tecnología microstrip. Es un tipo de antena interna. Se utilizan principalmente en frecuencias de microondas. Una única antena microstrip consta de un parche de lámina metálica de varias formas (antena de parche) en la superficie de una placa de circuito impreso (PCB) y un plano de tierra de lámina metálica en el otro lado de la placa. La mayoría de las antenas microstrip constan de múltiples parches en una matriz bidimensional. La antena generalmente está conectada al transmisor o receptor a través de líneas de transmisión de microcinta de aluminio. La corriente de alta frecuencia se aplica entre la antena y el plano de tierra (o en el caso de antenas receptoras, se genera la señal recibida). Las antenas Microstrip han ganado popularidad en las últimas décadas debido a su perfil plano y delgado que puede integrarse en las superficies de productos de consumo, aviones y cohetes; su facilidad de fabricación mediante técnicas de circuitos impresos; la fácil integración de la antena en la misma placa que el resto del circuito y la capacidad de agregar dispositivos activos como circuitos integrados de microondas a la propia antena para hacer antenas activas.

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PARCHE RECTANGULAR

1. La antena microstrip más utilizada es un parche rectangular que parece una línea de transmisión microstrip cortada. Tiene aproximadamente media longitud de onda. Cuando se utiliza aire como sustrato dieléctrico, la longitud de la antena microcinta rectangular es aproximadamente la mitad de una longitud de onda en el espacio libre. Dado que la antena está cargada con un dieléctrico como sustrato, la longitud de la antena disminuye a medida que aumenta la permitividad relativa del sustrato. La longitud de resonancia de la antena es ligeramente más corta debido a los extensos «campos de costura» eléctricos que aumentan ligeramente la longitud eléctrica de la antena. Uno de los primeros modelos de antena microstrip es una sección de línea de transmisión microstrip con cargas equivalentes en ambos extremos para representar la pérdida de radiación.

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Figura (5)

Técnicas de alimentación de antenas microstrip:

Las antenas de parche se pueden alimentar de muchas maneras. Los procesos de alimentación se dividen en dos métodos: • En la categoría de contacto, la alimentación se realiza en el parche radiante a través de un elemento de conexión, por ejemplo una línea Microstrip. • Sin la categoría de contacto, la energía se transfiere entre la línea microstrip y el elemento radiante mediante un acoplamiento de campo electromagnético. Las técnicas de alimentación más populares utilizadas en la antena de parche microstrip son sondas coaxiales, técnicas de alimentación de línea microstrip y métodos de acoplamiento de apertura o proximidad.

A. Técnicas de alimentación

Con este tipo de entrega (Fig. 2), el borde del parche microstrip se conecta directamente a una tira conductora. Este método de entrega ofrece la ventaja de que la línea conductora se puede grabar en el mismo sustrato de la antena de parche, creando una forma plana. El ancho del elemento conductor es menor en comparación con la antena de parche.

B. Técnicas de entrega de sonda coaxial

El conductor exterior de un conector coaxial está unido al plano de tierra, mientras que el conductor interior pasa sobre el dieléctrico y está soldado a la antena del elemento radiante. Sin embargo, la desventaja de esta técnica es que es difícil de modelar y generar en un ancho de banda estrecho. La Figura 3 muestra este tipo de técnica de alimentación. Fig. 3. Entrega de sonda coaxial

C.Técnicas de alimentación de proximidad acoplada

En esta tecnología de alimentación (Fig.) se utilizaron dos sustratos dieléctricos, de modo que la línea de alimentación discurre entre dos sustratos y el elemento de radiación se encuentra encima del sustrato superior.

D. Alimentación acoplada por apertura

En este tipo de tecnología de alimentación, una línea de alimentación de microcinta está separada del parche radiante por el plano de tierra. El cable y el elemento radiante se acoplan a través de una abertura o ranura en el plano de tierra. Las variaciones en el acoplamiento dependen del ancho y largo de la ranura para mejorar el resultado de la simulación de anchos de banda y pérdidas de retorno. La ranura suele estar situada en el centro, debajo del elemento radiador.

Acerca del software CST:

CST Studio Suite® es un potente paquete de software de análisis EM 3D para diseñar, analizar y optimizar componentes y sistemas electromagnéticos (EM).

Los solucionadores de campos electromagnéticos para aplicaciones en todo el espectro EM se incluyen en una única interfaz en CST Studio Suite. Los solucionadores se pueden acoplar para realizar simulaciones híbridas, lo que brinda a los ingenieros la flexibilidad de analizar sistemas completos que constan de múltiples componentes de una manera eficiente y sencilla. El codiseño con otros productos SIMULA permite integrar la simulación EM en el flujo de diseño, impulsando el proceso de desarrollo desde las primeras etapas.

Los temas más comunes en el análisis EM incluyen el rendimiento y la eficiencia de antenas y filtros, compatibilidad e interferencia electromagnética (EMC/EMI), exposición del cuerpo humano a campos EM, efectos electromecánicos en motores y generadores, y efectos térmicos en aplicaciones de alta potencia. .

CST Studio Suite se utiliza en empresas líderes de tecnología e ingeniería de todo el mundo. Ofrece importantes ventajas en el mercado de productos y permite ciclos de desarrollo más cortos y menores costos. La simulación permite el uso de prototipos virtuales. Se puede optimizar el rendimiento del dispositivo, se pueden identificar y mitigar posibles problemas de cumplimiento en las primeras etapas del proceso de diseño, se puede reducir la cantidad de prototipos físicos necesarios y se minimiza el riesgo de fallas en las pruebas y retiradas del mercado.

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Esta es una aplicación impresionante que proporciona respuestas precisas y precisas para el despliegue de estructuras electromagnéticas. Los diseñadores invirtieron mucho tiempo en la investigación para desarrollar un instrumento tan impecable para los especialistas.

Permite al cliente construir circuitos estructurantes y de mejora de la recurrencia para condiciones anormales que son simples y factibles en el campo.

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Figura (6)

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El cliente descubrirá cómo dibujar las grandes estructuras de los circuitos de control y capturarlas en 3D con la ampliación de modelos y marcos electromagnéticos.

También puedes recrear los números en campos electromagnéticos utilizando cualquier otro método. Garantiza un estado coordinado en el que puede utilizar todas las funciones sin mucho esfuerzo. El cliente puede utilizar todos los activos proporcionados en la interfaz.

Esto les permitió crear planes complicados y extensos para permitir al cliente reproducir los números en campos electromagnéticos. Este programa ofrece un estado constante en el que puede obtener todos los beneficios de manera viable y sin mucho esfuerzo.

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El cliente se familiariza con la composición de la estructura, la multifuncionalidad y la representación de los circuitos. Contiene varios circuitos que existen y son extremadamente valiosos para fines de diseño.

Existen otros beneficios útiles del producto, incluidos ciclos de desarrollo más cortos, mejoras de productos y creación de prototipos virtuales. El programa ofrece numerosas interfaces en los archivos.

Contiene las ventanas de alarma, dispositivos variables y parámetros para una mejor ejecución. Soporta la transferencia de parámetros y es responsable de la instalación y conexión natural de los servidores. El programa te apoyará en la racionalización programada y desafiará al jabalí.

Característica de CST Studio Suite 2019

Algunas de las funciones más recientes de CST Studio Suite 2019.

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  • Proporciona servicios impecables a los clientes.
  • Puede utilizar todos los recursos del patrón efectivo.
  • Manejar diseños grandes y complejos.
  • Admite la creación automática de diapositivas de PowerPoint y la salida de animaciones de diseño.

Requisitos del sistema para descarga gratuita de CST Studio Suite 2019:

Antes de descargar CST Studio Suite 2019, debe asegurarse de que su sistema cumpla con los requisitos mínimos del sistema.

  • Windows compatible: Windows 7/8/8.1//11
  • Procesador: Intel Pentium 4
  • RAM: 4GB
  • Espacio requerido en el disco duro: 4 GB

Detalles técnicos de CST Studio Suite 2019:

  • Nombre del software: CST Studio Suite 2019
  • Tamaño de archivo: 3,2 GB
  • Desarrollador: CST
  • Compatible con: arquitectura informática de 32 y 64 bits

Diseño de antena microstrip en CST:

Después de instalar el software CST en nuestro sistema, debemos seleccionar la plantilla «Microondas y RF/Óptica», luego «Antena», luego «Flujo de trabajo planar» y luego el rango de frecuencia en los solucionadores. Después de seleccionar las unidades, debemos especificar la frecuencia mínima y máxima.

Especifiqué la frecuencia como 8GHz y 12GHz y la definí como 8,10,11,4,12.

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1. Para PISO:

Tomé las dimensiones -9 a +9 en x, que es la longitud

Y -9 a 9 en y, que es el ancho

Y para z 0 a 0,018 para material recocido con cobre.

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2. Subestados:

Tomé las dimensiones -9 a +9 en x, que es la longitud

Y -9 a 9 en y, que es el ancho

Y para z 0,018 a 0,818 para material PTFE (con pérdidas).

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3er parche:

Tomé las dimensiones -5 a +5 en x, que es la longitud

Y -4,85 a +4,85 en y, que es el ancho

Y para z 0,818 a 0,836 para material recocido con cobre.

4. Línea de suministro:

Tomé las dimensiones -1,2 a +1,2 en x, que es la longitud

Y -9 a -7,8 en y, que es el ancho

Y para z 0,818 a 0,836 para cobre

5.Transformación: (Lambda/4)

Tomé las dimensiones -0,18 a +0,18 en x, que es la longitud

Y -4,85 a +4,85 en y, que es el ancho

Y para z -7,8 a -4,85 para material recocido con cobre.

Después de eso necesitamos parchear, alimentar y transformar.

Primero necesitamos marchar y transformar la línea de alimentación usando la herramienta de adición de booleanos. Después de obtener un resultado, debemos avanzar con un parche usando la herramienta para agregar booleanos.

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APLICACIONES:

CST es un software para Diseño y análisis electromagnético en el rango de alta frecuencia por investigadores..

Debido a su compatibilidad, CST puede resolver cualquier problema de campo de radiofrecuencia y, por lo tanto, sigue siendo la primera opción para los investigadores científicos.

Diploma:

Las antenas de parche Microstrip están disfrutando de una rápida adopción debido a su bajo perfil, peso ligero y tamaño compacto y también pueden usarse en diversos campos de la comunicación, como las telecomunicaciones, la radiodifusión y las tecnologías de comunicación por satélite. Se comprueban diferentes posiciones de las ranuras y se comprueba que las ranuras grabadas en el suelo dan mejores resultados. La ganancia se mejoró recortando los bordes del parche. La antena es delgada y compacta ya que utiliza un sustrato de baja constante dieléctrica, lo que la hace adecuada para aplicaciones de IoT. El tema principal del proyecto, teniendo en cuenta toda la literatura y las referencias, es el diseño de una antena microstrip que pueda utilizarse para la comunicación. En definitiva, el proyecto consistía en recibir una señal, procesarla y pasar o almacenar la información procesada a otro dispositivo mediante módulos de comunicación cualesquiera y almacenarla mediante una caja negra. Este tipo de proyecto ayuda a enviar la información en condiciones no convencionales y su portabilidad y mecanismo simple lo hacen muy conveniente para su uso en diversos campos.

CRÍTICA LITERARIA

1. Antena de parche en forma de E de banda ancha reconfigurable con polarización circular para aplicaciones inalámbricas

En este artículo, se propone una antena de parche en forma de E reconfigurable por polarización con rendimiento de banda ancha. La antena puede cambiar su polarización de polarización circular derecha (RHCP) a polarización circular izquierda (LHCP) y viceversa. Su construcción es simple y consta de un parche de alimentación única en forma de E de una sola capa y dos interruptores de RF colocados en ubicaciones apropiadas en las ranuras. El diseño apunta a la banda de frecuencia WLAN IEEE 802.11 b/g (2,4-2,5 GHz) utilizada en varios sistemas de comunicación inalámbrica. Para el análisis de la antena se utiliza simulación de onda completa y se fabricó y probó un prototipo de antena con circuito de polarización de CC integrado. Se logra una buena concordancia entre los resultados simulados y medidos. La antena tiene un ancho de banda efectivo del 7% de 2,4 GHz a 2,57 GHz

con una ganancia máxima de 8,7 dB. La simetría de radiación de la antena se mantiene al cambiar entre los dos modos de polarización circular.

2. Conjuntos de antenas de microcinta optimizados para nuevas aplicaciones inalámbricas de ondas milimétricas

Se presentan dos antenas planas compactas que operan en la banda de frecuencia sin licencia de 60 GHz y se basan en las especificaciones de capa física de los estándares IEEE 802.15.3c y ECMA 387 para varias clases de aplicaciones inalámbricas. Cada antena es un conjunto de antenas microstrip de 2 × 2 que cubren al menos dos canales del espectro de 60 GHz. La primera antena está optimizada para obtener la mayor ganancia, mientras que la segunda antena está optimizada para el mayor ancho de haz. La ganancia de radiación máxima medida de la primera antena es de 13,2 dBi. El ancho de haz medido y la ganancia de la segunda antena son 76 ° o 10,3 dBi. Las áreas de estas dos antenas son sólo 0,25 y 0,16 cm 2. La variación en la ganancia de radiación de cada antena en el rango de frecuencia de 57-65 GHz es inferior a 1 dB.

3. Antena microcinta de límite fractal asimétrica polarizada circularmente compacta para aplicaciones inalámbricas

Se propone una antena microcinta de límite fractal compacta para polarización circular (CP). Al reemplazar los lados de un parche cuadrado con curvas prefractales asimétricas, se excitan dos modos ortogonales para la operación CP. La estructura es asimétrica según los ejes principales (x, y). El parámetro de sangría de la curva límite fractal está optimizado para diseñar antenas CP compactas. Los resultados experimentales muestran que la pérdida de retorno de 10 dB y el ancho de banda de relación axial de 3 dB del límite fractal Ant 2 propuesto son 162 y 50 MHz, respectivamente, a una frecuencia operativa de aproximadamente 2540 MHz. Los resultados muestran que se logra una CP excelente con una sola alimentación de sonda, además de reducir el tamaño de la antena aplicando el concepto de límite fractal.

4. Antena de parche de microbanda de 2,45 GHz con estructura inferior rota para Bluetooth

En este artículo, se analizó y simuló una antena de parche microcinta rectangular que utiliza DGS para aplicaciones inalámbricas. La antena propuesta se simuló a una frecuencia de 2,45 GHz. Esta antena compacta funciona con un cuarto de transformador. Este tipo de alimentación se utiliza normalmente para igualar impedancias. La antena es simulada por el software HFSS. Se utiliza HFSS, un simulador de estructura de alta frecuencia, para analizar la antena propuesta y se presentan resultados simulados sobre pérdida de retorno, patrón de radiación de los planos E y H, y ganancia del diagrama polar. La antena resultante con una estructura de tierra defectuosa ha mejorado el rendimiento de los parámetros.

5. Conjunto de antenas de parche Microstrip de bajo costo para comunicación inalámbrica por Gazala Pravin, AK Rastogi

En este artículo, los autores explican que se ha desarrollado un conjunto de antenas de parche de microcinta de banda única en forma de E para redes de área local inalámbricas rápidas (IEEE).

Estándar 802.11a) y otros sistemas de comunicación inalámbrica que cubren esta banda de frecuencia.

WiMax y C-Band con montaje

un sustrato FR-4 de bajo costo. Un diseño propuesto utiliza FR-4 con una permeabilidad relativa de 4,4 y una tangente de pérdida de 0,02. En este trabajo se utiliza una herramienta de simulación, Sonnet Suites, un simulador electromagnético plano 3D.

6. Diseño y análisis de una antena de parche Microstrip para comunicación inalámbrica por Ranjan Mishra, Raj Gaurav Mishra, RK Chaurasia, Amit Kumar Shrivastava

En este artículo, los autores explican que la antena microstrip necesaria para la correspondencia de banda ancha debe ser liviana, fácil de fabricar y más pequeña. El plan de situación actual es crear una estructura de antena de microcinta simple con forma geométrica que proporcione una cobertura de banda ancha decente. El artículo presenta el análisis del diseño de antenas microstrip rectangulares y cuadradas. Ambas antenas utilizaron líneas microstrip para alimentarse. La antena microstrip cuadrada ofrece un mayor ancho de banda y una pérdida de retorno suficiente en comparación con la antena microstrip rectangular. La antena compacta está diseñada para funcionar en la banda de frecuencia X. La antena microstrip propuesta tiene un amplio ancho de banda de 500 MHz con una alta pérdida de retorno de -24 dB. Este gran ancho de banda se utiliza en muchos servicios de banda ancha en la banda X.

7. Sensor de antena inalámbrico flexible

En primer lugar se presenta el principio de funcionamiento de la antena de parche como elemento sensor y la consulta inalámbrica de los sensores de la antena, seguido de la descripción del diseño y la producción de la antena utilizando componentes de película flexible. Se presentan las aplicaciones del sensor de antena flexible para la medición inalámbrica de deformaciones y la detección de grietas. También se analizan el diseño y las pruebas de la inserción de una capa flexible para mejorar la confiabilidad del sensor de antena flexible. Debido a que los sensores de antena flexibles pueden interrogarse de forma inalámbrica con un consumo de energía ultrabajo y pueden operar en multiplexación por división de frecuencia, la complejidad de implementar una gran matriz de sensores se reduce significativamente.

8. Técnicas de miniaturización para antenas de parche microstrip.

La antena de parche microstrip (MPA) se ha utilizado y estudiado ampliamente durante las últimas tres décadas. Esta antena, que consta de un parche metálico impreso sobre un sustrato dieléctrico sobre una placa base, ofrece varias ventajas, entre ellas la facilidad de diseño y fabricación; perfil bajo y estructura plana; y fácil integración con elementos del circuito. La dimensión mínima de un AMP convencional es del orden de media longitud de onda. En los últimos años, con la aparición de nuevos estándares y dispositivos inalámbricos compactos, ha surgido la necesidad de reducir el tamaño de este tipo de antenas. Este estudio analiza algunas de las técnicas más importantes.

9. Antena microbanda con ranura rectangular, compacta y de banda ancha

Al integrar media ranura en U y una ranura rectangular en el RMSA, se propone una nueva configuración compacta de banda ancha. El RMSA propuesto proporciona más del doble de BW en comparación con el BW ofrecido por un RMSA de media ranura en U o un RMSA de ranura rectangular. Con el patrón de radiación de lados anchos, el MSA tiene una ganancia de más de 7 dBi en todo el ancho. Se logra una buena concordancia entre los diagramas de patrón de radiación, ganancia y impedancia de entrada simulados y medidos.

10. Antena de parche de microcinta apilada con polarización circular para lectores RFID móviles de 2,45 GHz

Se presentó una antena compacta y de banda ancha para un lector RFID de 2,45 GHz. Basándose en las condiciones coincidentes con la tecnología IMN en forma de S, la antena compacta se ha optimizado para lograr un alto rendimiento. También se confirmó experimentalmente la excelente adaptación y el óptimo rendimiento de la antena fabricada. La antena optimizada tenía una ganancia máxima de 6,32 dBi, un ancho de banda de impedancia VSWR<2 de más del 15,1 %, un ancho de haz de 3 dB de más de 91° y una eficiencia efectiva de la antena de más del 87 %. La antena también tenía un tamaño compacto de 58×58×11 mm.3. La antena tuvo un rendimiento excelente con alta ganancia y amplio ancho de banda. Por tanto, también tiene potencial para ser utilizado en otros sistemas de comunicación inalámbrica como WiFi.

REFERENCIAS:

  1. MA Kossel, R. Kung, H. Benedickter, W. Bachtold, «Un sistema de etiquetado activo con modulación de polarización circular». Transmisor IEEE Microondas. Teoría Tecnológica., Vol. 47, núm. 12, págs. 2242-2248, diciembre de 1999.
  2. Graf, Rudolf F., editor (1999). «Antena». Diccionario moderno de electrónica. Newnes. Pág. 29. ISBN 978-0750698665. -Introducción
  3. Lee, Kai Fong; Luk, hombre Kwai (2011). Antenas de parche microstrip. Científico mundial. págs. 8-12. ISBN 184816453X.
  4. C. Karnfelt, P. Hallbjorner, H. Zirath, A. Alping, «Antena microstrip activa de alta ganancia para aplicaciones WLAN/WPAN de 60 GHz». Transmisor IEEE Microondas. Teoría Tecnológica.Vol. 54, No. 6, págs. 2593-2603, junio de 2006
  5. PC Sharma, KC Gupta, «Análisis y diseño optimizado de antenas de microcinta polarizadas circularmente de alimentación única», IEEE Trans.Propagación de antena.Vol. AP-31, N° 6, págs. 949-955, noviembre de 1983.
  6. Ashwini K. Arya, MV Kartikeyan, A. Patnaik, “Estructura de tierra defectuosa en la perspectiva de una antena Microstrip”, Frequency, Vol. 64, Número 5-6, págs. 79-84, octubre de 2010.
  7. Huang H. Sensor de antena inalámbrica flexible: una revisión. Revista de sensores IEEE. 24 de enero de 2013;13(10):3865-72.
  8. Khan, Muhammad Umar, Mohammad Said Sharawi y Raj Mittra. «Técnicas para miniaturizar antenas de parche de microcinta: una revisión». Microondas, antenas y propagación IET. 9.9 (2015): 913-922.
  9. Deshmukh, AA y Ray, KP, 2009. Antena microbanda rectangular compacta con ranura de banda ancha. Antenas IEEE y cartas de propagación inalámbrica., octavopágs. 1410-1413.
  10. Wu, Tingqiang, Hua Su, Liyun Gan, Huizhu Chen, Jingyao Huang y Huaiwu Zhang. «Una antena de parche de microcinta apilada con polarización circular compacta y de banda ancha para lectores RFID móviles de 2,45 GHz». Antenas IEEE y cartas de propagación inalámbrica 12 (2013): 623-626.

Crédito: Este proyecto «Diseño de antena Microstrip para aplicaciones inalámbricas mediante la integración de dispositivos integrados e IoT» fue realizado por Bhavendra Chowdary Swarna bajo la dirección del Dr. Parulpreet Singh del Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones completado Bonita universidad profesionalIndia.

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Diseño de una Antena de Microstrip para Aplicaciones Inalámbricas mediante la Integración de Sistemas Embebidos e IoT

Resumen

El proyecto consiste en diseñar una antena de microstrip utilizando diferentes técnicas de alimentación e integrarla con sistemas embebidos e IoT para aplicaciones inalámbricas. Las antenas de microstrip tienen varias ventajas en comparación con otras antenas. Este tipo de antena es liviana, tiene un bajo volumen y una configuración delgada, que puede ser conformada. El costo de fabricación también es bajo y se pueden producir en grandes cantidades. El objetivo de este proyecto es diseñar una antena de microstrip utilizando sistemas embebidos e IoT. Se utiliza un sistema embebido para la transmisión de datos a través de IoT (módulo WiFi). Finalmente, el objetivo principal de nuestro proyecto es diseñar una antena de microstrip y transferir los datos utilizando la transmisión inalámbrica como medio y almacenar los datos.

En este proyecto, utilizamos el software de tecnología de simulación por computadora (CST) para diseñar y analizar la antena. La antena de microstrip se diseña con un sustrato dieléctrico de Rogers RT/droid 5880(tm) con ɛr = 2.2. Esta antena funcionará en la banda de 2.4 GHz de WLAN IEEE 802.11. La antena se optimiza para mejorar las medidas de rendimiento como la ganancia, la pérdida de retorno y la eficiencia.

El software CST Microwave Studio de CST Studio Suite se utiliza para analizar el patrón de radiación de la antena antes de fabricarla. Se utilizó un analizador de red vectorial (VNA) para medir la antena fabricada y obtener los resultados de medición. Los resultados de la simulación y la medición muestran algunas diferencias para ambos sustratos de material. Se realizó una comparación entre los resultados de la simulación y la medición.

Introducción

En ingeniería de radio, una antena es una interfaz entre las ondas de radio que se propagan a través del espacio y las corrientes eléctricas que se desplazan en conductores metálicos, utilizada con un transmisor o receptor.

En la transmisión, un transmisor de radio suministra una corriente eléctrica a los terminales de la antena, y la antena irradia la energía de la corriente como ondas electromagnéticas (ondas de radio). En la recepción, una antena intercepta parte de la potencia de una onda de radio para producir una corriente eléctrica en sus terminales, que se aplica a un receptor para ser amplificado.

«Las antenas son componentes esenciales de todos los equipos de radio».

Las palabras antena y aérea se utilizan indistintamente. Ocasionalmente, el término equivalente «aérea» se utiliza para referirse específicamente a una antena elevada.

En italiano, un poste para una carpa se conoce como antena central, y el poste con el cable simplemente se llama antena. Hasta entonces, los elementos de transmisión y recepción radiantes inalámbricos se conocían simplemente como «terminales».

La antena puede referirse en sentido amplio a un conjunto completo que incluye estructura de soporte, carcasa (si la hay), etc., además de los componentes funcionales reales.
Una antena de recepción puede incluir no solo los elementos receptores pasivos de metal, sino también un preamplificador o mezclador integrado, especialmente en frecuencias de microondas y superiores.

Overview

Las antenas son requeridas por cualquier receptor o transmisor de radio para acoplar su conexión eléctrica al campo electromagnético. Las ondas de radio son ondas electromagnéticas que transportan señales a través del aire (o del espacio) a la velocidad de la luz con casi ninguna pérdida de transmisión.

Las antenas se pueden clasificar como omnidireccionales, que irradian energía aproximadamente por igual en todas las direcciones, o direccionales, donde la energía se irradia más en una dirección que en otras. (Las antenas son recíprocas, por lo que el mismo efecto ocurre para la recepción de ondas de radio). Una antena completamente omnidireccional uniforme no es físicamente posible. Algunos tipos de antenas tienen un patrón de radiación uniforme en el plano horizontal, pero envían poca energía hacia arriba o hacia abajo. Una antena «directional» generalmente tiene como objetivo maximizar su acoplamiento con el campo electromagnético en la dirección de la otra estación.

Se requiere tender el cableado a lo largo de toda la ruta a través de valles, montañas, caminos tediosos, túneles, etc., para llegar a la ubicación remota.

La evolución de la tecnología inalámbrica ha facilitado todo este proceso.

«La antena es el elemento clave de esta tecnología inalámbrica».

Los parámetros básicos de comunicación se discuten en este artículo para tener una mejor idea sobre la comunicación inalámbrica utilizando antenas.
Los parámetros son:
Frecuencia
Longitud de onda
Igualación de impedancia
VSWR y potencia reflejada
Ancho de banda
Ancho de banda porcentual
Intensidad de radiación

1. Frecuencia:
Según la definición estándar, «la frecuencia es la tasa de repetición de una onda durante un período de tiempo específico».

Simplemente, la frecuencia se refiere al proceso de cuántas veces ocurre un evento. Una onda periódica se repite después de cada «T» segundos (período de tiempo). La frecuencia de las ondas periódicas es simplemente el recíproco del período de tiempo (T).

Expresión matemática:

Matemáticamente, se escribe de la siguiente manera.
f=1/T
Donde

f es la frecuencia de la onda periódica.
T es el período de tiempo en el que la onda se repite.
Unidades:
La unidad de frecuencia es el Hertz, abreviado como Hz. La Figura (2) muestra una onda sinusoidal.
Que se traza aquí para el voltaje en milivoltios en función del tiempo en milisegundos. Esta onda se repite después de cada 2t milisegundos. Entonces, el período de tiempo, T = 2t milisegundos y la frecuencia, f = 1/2T kHz.

2. Longitud de onda:

Según la definición estándar, «la distancia entre dos puntos máximos consecutivos (cresta) o entre dos puntos mínimos consecutivos (valle) se conoce como longitud de onda».

Simplemente, la distancia entre dos picos positivos inmediatos o dos valles negativos inmediatos es la longitud de esa onda. Se puede llamar longitud de onda.
La longitud de onda (λ) y la amplitud se denotan en la figura. Cuanto mayor es la frecuencia, menor es la longitud de onda y viceversa. La siguiente figura (3) muestra una forma de onda periódica.
Expresión matemática
La fórmula para la longitud de onda es λ=c/f

Donde
λ es la longitud de ondac es la velocidad de la luz (31083108 metros/segundo)f es la frecuencia
Unidades
La longitud de onda λ se expresa en unidades de longitud como metros, pies o pulgadas. La medida comúnmente utilizada es metros.

3. Igualación de impedancia:
Según la definición estándar, «cuando el valor aproximado de la impedancia de un transmisor es igual al valor aproximado de la impedancia de un receptor, o viceversa, se denomina igualación de impedancia».
La igualación de impedancia es necesaria entre la antena y la electrónica. La impedancia de la antena, la línea de transmisión y la electrónica deben coincidir para que se produzca la máxima transferencia de potencia entre la antena y el receptor o transmisor.

4. Necesidad de la igualación:
Un dispositivo resonante es aquel que ofrece una mejor salida en una banda estrecha de frecuencias. Las antenas son dispositivos resonantes que brindan una mejor salida si se iguala la impedancia y la coincidencia del espacio libre con la impedancia de la antena.
La potencia radiada por una antena se irradiará de manera efectiva si la impedancia de la antena coincide con la impedancia del espacio libre.
Para una antena receptora, la impedancia de salida de la antena debe coincidir con la impedancia de entrada del circuito amplificador del receptor.
Para una antena transmisora, la impedancia de entrada de la antena debe coincidir con la impedancia de salida del amplificador transmisor, junto con la impedancia de la línea de transmisión.

Unidades:
La unidad de impedancia (Z) es ohmios.

5. VSWR y potencia reflejada:
Según la definición estándar, «la relación entre el voltaje máximo y el voltaje mínimo en una onda estacionaria se conoce como relación de onda estacionaria de voltaje.» Si la impedancia de la antena, la línea de transmisión y la electrónica no coinciden entre sí, entonces la potencia no se irradiará de manera efectiva. En cambio, parte de la potencia se reflejará.

Las características clave son:
El término que indica la falta de coincidencia de impedancias es VSWR. VSWR significa relación de onda estacionaria de voltaje. También se le llama SWR. Cuanto mayor sea la falta de coincidencia de impedancias, mayor será el valor de VSWR. El valor ideal de VSWR debe ser de 1:1 para una radiación efectiva. La potencia reflejada es la potencia desperdiciada de la potencia directa. Tanto la potencia reflejada como el VSWR indican lo mismo.

6. Ancho de banda:
Según la definición estándar, «una banda de frecuencias en una longitud de onda especificada para la comunicación particular se conoce como ancho de banda».

La señal, cuando se transmite o recibe, se realiza en un rango de frecuencias. Este rango particular de frecuencias se asigna a una señal específica para que otras señales no interfieran en su transmisión.

El ancho de banda es la banda de frecuencias entre las frecuencias más altas y más bajas sobre las cuales se transmite una señal. Una vez asignado el ancho de banda, no puede ser utilizado por otros. El espectro completo se divide en anchos de banda para asignar a diferentes transmisores.
El ancho de banda que acabamos de discutir también se puede llamar ancho de banda absoluto.

7. Ancho de banda porcentual:
Según la definición estándar, «la relación entre el ancho de banda absoluto y la frecuencia central de dicho ancho de banda se puede denominar ancho de banda porcentual».
La frecuencia particular dentro de una banda de frecuencia, en la que la fuerza de la señal es máxima, se denomina frecuencia de resonancia. También se llama frecuencia central (fC) de la banda.
Las frecuencias más altas y más bajas se denotan como fH y fL respectivamente. El ancho de banda absoluto se da por fH: fL.
Para saber qué tan amplio es el ancho de banda, es necesario calcular el ancho de banda fraccional o el ancho de banda porcentual.
Expresión matemática:

El ancho de banda porcentual se calcula para saber qué tanta variación de frecuencia puede manejar un componente o un sistema.
Ancho de banda porcentual = (fH – fL) / fC
Donde
fH es la frecuencia más alta
fL es la frecuencia más baja
fC es la frecuencia central
Cuanto mayor sea el ancho de banda porcentual, más amplio será el ancho de banda del canal.

8. Intensidad de radiación:
«La intensidad de radiación se define como la potencia por unidad de ángulo sólido».

La radiación emitida desde una antena que es más intensa en una dirección particular indica la máxima intensidad de esa antena. La emisión de radiación en la máxima medida posible no es más que la intensidad de radiación.
Expresión matemática

La intensidad de radiación se obtiene multiplicando la potencia irradiada por el cuadrado de la distancia radial.
U = 𝑟2 × Wrad
Donde
U es la intensidad de radiación
r es la distancia radianal
Wrad es la potencia irradiada
La ecuación anterior denota la intensidad de radiación de una antena. La función de la distancia radial también se indica como Φ.
Unidades
La unidad de intensidad de radiación es vatios/radian2.

La comunicación inalámbrica se realiza en forma de ondas. Por lo tanto, debemos analizar las propiedades de las ondas en las comunicaciones.

En este artículo, aprenderemos los conceptos básicos de las antenas, las especificaciones y los diferentes tipos de antenas. Hay muchos tipos de antenas dependiendo de…

Referencias:
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Crédito: Este proyecto «Diseño de una Antena de Microstrip para Aplicaciones Inalámbricas mediante la Integración de Sistemas Embebidos e IoT» fue completado por Bhavendra Chowdary Swarna bajo la guía del Dr. Parulpreet Singh del Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicación de la Universidad Lovely Professional, India.

Preguntas frecuentes

  1. ¿Cuáles son las ventajas de utilizar una antena de microstrip en lugar de otras antenas?
  2. ¿Cómo se logra la integración de sistemas embebidos e IoT en el diseño de esta antena?
  3. ¿Cuál es el software utilizado para diseñar y analizar la antena de microstrip?
  4. ¿Cuáles son algunas de las aplicaciones de esta antena?
  5. ¿Cuáles son los parámetros importantes a considerar al diseñar una antena de microstrip?

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