Diseño de agrupación en serie de antenas Leaky Wave en la banda de UHF.

Abstract

Las antenas leaky-wave (LWA, leaky-wave antenna) permiten conseguir haces directivos escaneados en frecuencia, y usando una alimentación sencilla. Recientemente se han usado estas antenas para aplicaciones de estimación del ángulo de llegada en redes inalámbricas en la banda de 2.4 GHz [1]-[8], tales como redes de sensores de tipo Zigbee [1], Bluetooth [2]-[7], o redes WiFi [8], [9]. En cualquier caso, estas antenas son de tipo half-width microstrip (HMW LWA) [10], debido a su diseño directo y simplicidad estructural [6]. Las antenas HWM LWA están formadas básicamente por un parche impreso metálico de longitud L y anchura W, que radia por uno sus lados. Se imprimen en substratos dieléctricos, y por lo tanto ofrecen un bajo coste de fabricación usando técnicas de prototipado de circuitos impresos. Para las aplicaciones anteriormente mencionadas en la banda ISM de 2.45 GHz, el tamaño de las antenas es de aproximadamente 40 - 50 cm de longitud, para obtener haces con una directividad suficiente (anchos de haz en torno a 20º-30º). Sin embargo, para menores frecuencias, como las usadas en RFID en la banda de UHF (900 MHz), se necesitan LWA de al menos un metro de longitud para conseguir sintetizar haces suficientemente directivos. En este caso, no es posible fabricar una antena de un metro de longitud en un único substrato, y se hace necesario fabricar al menos dos antenas y conectarlas en serie. En este TFM se estudian las condiciones que permiten un diseño óptimo de una agrupación de dos antenas LWA de tipo HWM, que sean conectadas en serie. Se pretende demostrar que el diseño cuidadoso de la distancia entre las antenas y de la longitud del cable que las conecta en serie, puede proporcionar la deseada interferencia constructiva y por lo tanto una antena equivalente eficiente. Por el contrario, un diseño descuidado puede dar lugar a una interferencia destructiva con efectos nocivos en el diagrama resultante. Se programará en Matlab un modelo teórico para obtener los diagramas de radiación en función de la frecuencia de la agrupación de dos antenas LWA en función de sus principales parámetros. Se usará un diseño práctico concreto como ejemplo. Se comprobarán mediante simulación con HFSS [9] dichas condiciones teóricas, tanto para el caso óptimo como para el caso peor. Finalmente, si es posible, se hará una comprobación experimental.