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La geometría se ha tomado del artículo "A New Design of Horizontally Polarized and Dual-Polarized Uniplanar Conical Beam Antennas for HIPERLAN" de Neil J. McEwan, Raed A. Abd-Alhameed, Embarak M. Ibrahim, Peter S. Excell y John G. Gardiner [1]. En la figura 1 se muestra la geometría del patch array. El patch array está montado sobre un plano de tierra finito metálico de 75 cm cuadrados cubierto con un sustrato dieléctrico de 1,524 mm con una permitividad relativa de 2,55 y una tangente de pérdida de 0,0024. Los parches están diseñados para resonar a 5,0 GHz.
El documento incluye toda la información necesaria para crear una antena de parche que resuene correctamente a 5 GHz; sin embargo, se omiten ciertos parámetros que afectan al rendimiento. El "desplazamiento vertical" indicado en la figura 1 representa una de estas características. Las herramientas de dibujo y restricción se utilizan para crear un modelo totalmente parametrizado que nos permite investigar el efecto de variar el desplazamiento vertical. En la Figura 2 se muestra el boceto de la línea de alimentación en curso, y en la Figura 3 se muestra un parche completado. Una vez completado un elemento del array, se utiliza la herramienta Circular/Elliptical Pattern para crear automáticamente los elementos restantes del array (Figura 4). La geometría XFdtd resultante se muestra en la Figura 5.
Figura 1: Geometría del papel
Figura 2: Esquema de la línea de alimentación
Figura 3: Un parche terminado con línea de alimentación
Figura 4: Definición de los otros dos parches
Figura 5: Geometría completa
Se utiliza un tamaño de celda base relativamente grande de 1 mm para ahorrar memoria, mientras que una combinación de regiones de malla y puntos fijos automáticos se utilizan para colocar celdas más pequeñas precisamente donde se necesitan. Estas características se combinan para producir una excelente representación discretizada de la geometría de la antena que requiere una huella de memoria mínima y una simulación que se completa rápidamente.
Antes de investigar el rendimiento de este array en la zona lejana, se realiza un barrido de parámetros para determinar el valor del offset vertical que dará como resultado un buen rendimiento de la antena a 5 GHz. Vea la breve película que muestra cómo la geometría en XF se actualiza automáticamente en función del valor cambiante del parámetro de desplazamiento vertical. Se investigaron valores entre 6 mm y 12 mm, y la Figura 6 muestra que los valores mayores dan como resultado un rendimiento mucho mejor a la frecuencia de interés. En consecuencia, el desplazamiento vertical se fijó en 12 mm para la evaluación de la zona lejana.
Las figuras 7 y 8 muestran las distribuciones resultantes del campo E en estado estacionario y de la corriente superficial, respectivamente. La Figura 9 es una visualización en 3D del patrón de la zona lejana, mientras que la Figura 10 presenta varios cortes 2D de la zona lejana que muestran una buena concordancia con los resultados medidos presentados en el artículo.
Figura 7: Pérdida de retorno para cada valor del parámetro
Figura 8: Campos eléctricos en estado estacionario en la superficie de la antena
Figura 9: Distribución de la corriente superficial en los parches
Figura 10: diagrama de radiación 3D de la zona lejana
Figura 11: cortes 2D de los campos de la zona lejana
Referencia
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Neil J. McEwan, Raed A. Abd-Alhameed, Embarak M. Ibrahim, Peter S. Excell y John G. Gardiner. "A New Design of Horizontally Polarized and Dual-Polarized Uniplanar Conical Beam Antennas for HIPERLAN". IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 51, nº 2, febrero de 2003.
