Casamento de Impedancia e antena

Casamento de Impedancia e antena

?
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 3
2 SIMULAÇÃO 4
2.1 Obtenção das dimensões da antena 4
2.2 Casamento de impedâncias 4
2.2.1 Transformador de ?/4 5
2.3 Obtenção das dimensões LT 5
3 GEOMETRIA DA ANTENA 6
4 SIMULAÇÃO DA ANTENA 7
5 CONSTRUÇÃO DA ANTENA 8
6 MEDIÇÃO 11
7 CONCLUSÃO 14
1INTRODUÇÃO
As antenas de microfita são também conhecidas como antenas impressas. Sua formação se tem uma espessura t de um irradiador, sobre um dos lados de um substrato dielétrico, com altura h e no outro um plano de terra. O elemento radiador que vamos utilizar é o cobre, a construção final terá forma semelhante a Fig. 1.
Fig. 1: Configuração de uma antena de microfita com elemento irradiador em formatoretangular.
O nosso projeto é o que se tem a construção de uma antena de microfita com patch retangular para operar em 3,5 GHz, alimentada com uma linha de microfita de 50 Ohms. Para o casamento das impedâncias utilizaremos um transformador de impedância de ?/4. A construção se dará sobre fita de vidro (FR-4) com ?r = 4,4 e h= 1,50 mm.
2 SIMULAÇÃO
Para se obter as medidas da forma física daantena, foi utilizado o site da EMTALK. Nele inserimos os dados em um primeiro momento, com a utilização do Microstrip Patch Antena Calculator. E com a obtenção de novos dados através do primeiro passo, inserimos eles junto com os iniciais e geramos novos dados em uma segunda etapa, com a utilização do Microstrip Line Calculator.
2.1 Obtenção das dimensões da antena
Para calcular as dimensões da antenae a obtenção da impedância de entrada, utilizaremos o Microstrip Patch Antena Calculator. A tela inicial da página mostrada na Fig. 2 necessita que os campos de constante dielétrica (?r), altura dielétrica (h) e frequência (f) sejam preenchidos com seus devidos dados.
Quando todos os dados forem inseridos, selecionamos o botão sintetizar, assim será gerado os valores da largura e comprimento daantena e a impedância de entrada.
Fig. 2: calculo das dimensões da antena e impedância de entrada
2.2 Casamento de impedâncias
Para se obter o casamento de impedâncias existem três formas possíveis. A forma que utilizaremos no projeto é o de transformador de ?/4.
2.2.1 Transformador de ?/4
Para saber se impedância de entrada é ideal, calculamos:
(Rin – R0)/ (Rin + R0) = (243 – 50)/(243 + 50) =0,65>>0
Ela satisfaz a condição de para ser ideal.
A expressão de ?/4 é:
Zin = Z20/Zantena
Z0 = raiz(Zantena x Zin)
Substituindo pelos valores, temos:
Z0 = raiz(243 x 50)
Z0 = 110,22 Ohms
2.3 Obtenção das dimensões LT
Para se obter as dimensões da LT utilizamos outra parte do site da EMTALK o Microstrip Line Calculator. Para calcular preenchemos os campos com os dados que já temos e descobriremos osvalores da LT. Teremos que saber, para fechar os dados que iremos inserir no line calculator, o comprimento elétrico, que será calculado da seguinte forma:
BL1 = 2?/ ? x ?/4 = 900
Diante de todos os dados necessários para o calculo, inserimos no programa virtual e obtemos os valores gerados na Fig. 3.
Fig. 3: calculo das dimensões da LT
3 GEOMETRIA DA ANTENA
Diante da obtenção de todas as medidasnecessárias para construção da antena, necessitamos de alguma ferramenta que nos auxilie para desenhar a antena na placa. Como as medidas são todas de tamanho milimétricas, não existem condições de serem desenhadas tais medidas diretamente na placa, pois jamais ia se obter um boa precisão, pois iriamos utilizar réguas ou artifícios que deixariam o desenho na placa impreciso.
Essa ferramenta quenos auxiliou foi o Corel Drow, como ele é um editor de desenhos utilizamos ele para fazer nosso desenho, abaixo segue as fotos do resultado final do desenho, Fig. 4.
Fig. 4: Desenho final no corel drow, medidas em mm
4 SIMULAÇÃO DA ANTENA
Diante todos os dados acima calculados, foram utilizados para fazer algumas simulações através da utilização do software Ansoft Designer, ferramenta CAD para…