Análisis y diseño de antenas Microstrip con polarización circular y sentido de giro seleccionable en las que se combinan dos técnicas que permitan reducir su tamaño y mejorar su ancho de banda de impedancia y de relación axial

Desde la antigüedad, el ser humano ha buscado la forma de lograr comunicarse de forma remota; de hecho, gracias a la invención de la escritura, ha sido algo que se logró desde hace miles de años; sin embargo y exceptuando formas de comunicación muy reducidas como las señales de humo, la comunicación instantánea no se logró sino hasta mediados del siglo XIX con la invención del telégrafo, el cual posee múltiples inconvenientes y limitaciones debido a su propia naturaleza; posteriormente gracias a los trabajos de Maxwell, Helmholtz y muchos otros científicos, se descubrieron las ondas electromagnéticas, mediante las cuales se estipulaba que se conseguiría una forma de comunicarnos instantáneamente más sencilla y sin la necesidad de un elemento conductor de por medio; luego, gracias a los trabajos de Hertz se encontró una forma de producirlas y posteriormente, gracias a los trabajos de Marconi y Popov, surgieron los primeros radio-enlaces mediante la invención de las antenas. Desde entonces, los sistemas de comunicaciones han evolucionado bastante, pasando desde la telegrafía inalámbrica de principios del siglo XX hasta la telefonía móvil que se usa hoy en día, en la cual las antenas siguen siendo el elemento que conecta ambos extremos del radio-enlace. Sin embargo y como es de esperarse, las necesidades en los sistemas de telecomunicaciones han cambiado y seguirán cambiando constantemente, y con ello también cambian las antenas para lograr así suplir las nuevas necesidades. Actualmente con la evolución del sistema de comunicaciones móviles, es decir, con la incorporación del 5G; se busca aumentar la velocidad de navegación de los usuarios, logrando con ello hacer realidad la implementación a gran escala de varias tecnologías emergentes (realidad aumentada, internet de las cosas, servicios de videojuegos desde la nube, etc...) [1], motivo por el cual se busca implementar nuevos tipos de antenas o mejoras en las antenas ya existentes; como por ejemplo y en el caso de éste trabajo, mejorar la escala y el ancho de banda de antenas implementadas en Microstrip. Una de las virtudes que poseen los enlaces de comunicaciones basados en líneas de transmisión, ya sean conductoras o dieléctricas como el caso de la fibra óptica, son sus bajas pérdidas de enlace pues, a diferencia de un radio-enlace, toda la energía transmitida desde uno de los nodos del enlace hasta el nodo opuesto, se encuentra confinada; mientras que la energía transmitida por un nodo terminal constituido por una antena es radiada al espacio de forma ya sea uniforme (omnidirectiva) o dispar (directiva), lo que sugiere que en el radio-enlace, toda la energía transmitida se distribuye sobre la superficie equisdistante que cubre el elemento radiante; mientras que en el enlace basado en una línea de transmisión, toda la energía transmitida se distribuye sobre el hilo que la conforma. Además de lo anteriormente dicho, en un radio-enlace existen muchos otros tipos de pérdidas además de las pérdidas de espacio libre (las pérdidas asociadas propiamente a la propagación de la energía transmitida sobre la superficie equisdistante que cubre el elemento radiante tal y como se describió con anterioridad); dichas pérdidas se encuentran asociadas al entorno sobre el cual se radia la energía (pérdidas por multitrayectoria), al medio por el que se propagan las ondas electromagnéticas radiadas (pérdidas por absorción) y a la orientación que posee la antena que constituye el nodo terminal del receptor del radio-enlace respecto a la orientación que posee la antena del transmisor (pérdidas por polarización); sin embargo, si bien las pérdidas de espacio libre se encuentran en función de la frecuencia a la que opere el radio-enlace y por tanto, se tiene control en la medida de lo posible sobre ellas, los otros tipos de pérdidas salvo las pérdidas por polarización, no se encuentran en función de ningún parámetro controlable del radio-enlace, como lo podrían ser los parámetros de radiación de las antenas que lo constituyen, lo que sugiere que en todo radio-enlace se busca minimizar las pérdidas por polarización, algo que se obtiene al orientar adecuadamente las antenas del radio-enlace pero, existen diversos entornos en los que no se puede garantizar una orientación especifica en la antena de uno de los nodos del radio-enlace como por ejemplo, en las telecomunicaciones móviles, en donde se busca que el usuario pueda operar su dispositivo independientemente de la orientación que le dé al mismo, es por ello que se hace necesario compensar las pérdidas por polarización escogiendo un tipo de polarización que permita independizar estas de la orientación que posea una de las antenas del radio-enlace respecto a la que posea la otra, y esta es, la polarización circular.

• Autores: Zuluaga Bernal, Iván Aníbal
• Fecha de publicación: 2023
• Institución: Universidad Distrital Francisco José de Caldas
• Repositorio: RIUD: repositorio U. Distrital
• OAI Identifier: oai:repository.udistrital.edu.co:11349/33357
• Acceso en línea: http://hdl.handle.net/11349/33357
• Palabra clave: Antenas de banda ancha; Antenas Microstrip; Polarización circular; Metamateriales; Ingeniería Eléctrica -- Tesis y disertaciones académicas; Comunicación inalámbrica; Telegrafía; Antenas; Tecnologías emergentes; Broadband antennas; Microstrip antennas; Circular polarization; Metamaterials
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