METODOLOGÍA DE DISEÑO PARA DISEÑAR, FABRICAR Y EVALUAR DE ANTENAS DE PARCHE DE MICROCINTA CON GEOMETRÍA RECTANGULAR (DESIGN METHODOLOGY TO DESIGN, MANUFACTURE AND EVALUATE MICROSTRIP PATCH ANTENNAS WITH RECTANGULAR GEOMETRY)

Resumen

Resumen
Actualmente, en sistemas donde se requiere el uso de microondas, como lo son, la tecnología aeroespacial, las comunicaciones móviles, el internet de las cosas (IoT), la cosecha de energía de radiofrecuencia y la tecnología militar, entre otros, se requiere del uso de antenas que sean compactas, ligeras y de bajo costo. Las antenas de parche de microcinta cuentan con estas características, además, pueden diseñarse para trabajar en múltiples bandas de manera simultánea, para lograr alta selectividad en su frecuencia central de operación (deseable en sistemas de seguridad), para lograr un buen porcentaje de acoplamiento (para el aprovechamiento de bajas potencias de recepción o transmisión), o para alcanzar un amplio ancho de banda (deseable para cosecha de energía). El presente trabajo tiene como objetivo mostrar una metodología para el diseño de este tipo de antenas. En él se exponen consideraciones como lo son el tipo de sustrato, la geometría y la red adaptadora de impedancias, consideraciones que son fundamentales para la correcta implementación de estas antenas. A manera de ejemplo, esta metodología se aplicó en el diseño, simulación y fabricación de una antena de parche con geometría rectangular de microcinta con sustrato FR4, con una frecuencia central de operación de 2.4 GHz (servicio de Wifi), un parámetro S_11 (parámetro relacionado con la ganancia) por lo menos de -20 dB, y un ancho de banda igual o superior a los 80 MHz. Tras su fabricación, la caracterización en laboratorio de la antena muestra que ésta cumple satisfactoriamente con estos requerimientos.
Palabras Clave: Adaptador de impedancias para radiofrecuencia, Antenas de parche de microcinta, Diseño de antenas para microondas, Líneas de transmisión.

Abstract
Currently, in systems where the use of microwaves is required, such as aerospace technology, mobile communications, the Internet of Things (IoT), radio frequency energy harvesting and military technology, among others, the use of antennas that are compact, lightweight, and low cost. Microstrip patch antennas have these characteristics; in addition, they can be designed to work in multiple bands simultaneously, to achieve high selectivity in their central operating frequency (desirable in security systems), to achieve a good level of matching (for the use of low reception or transmission powers), and to achieve a wide bandwidth (desirable for energy harvesting). The objective of this work is to show a methodology for the design of this type of antennas. It exposes considerations such as the type of substrate, the geometry and the impedance matching network, considerations that are fundamental for the correct implementation of these antennas. As an example, this methodology was applied in the design, simulation, and manufacture of a patch antenna with rectangular microstrip geometry with FR4 substrate, with a central operating frequency of 2.4 GHz, (Wifi service) a S_11 parameter (gain related parameter) at least -20 dB, and a bandwidth equal to or greater than 80 MHz. After manufacturing, the laboratory characterization of the antenna shows that it satisfactorily meets these requirements.
Keywords:Impedance match for radio frequency, Microstrip patch antennas, Microwave antennas design, Transmission Line.