REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA

NUCLEO ARAGUA - SEDE MARACAY

COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES

ANTENA PARA DISPOSITIVOS MOVILES

PROF.DR. ING. MOLLEJA JHONNY AUTORES

ALVARADO, GISELLE C.I.:BOLIVAR, FRANCISCO C.I.:MARTINEZ, LISSETTE C.I.:

MORENO, EUGENIA C.I.: 20.178.472PEREZ, KARLAUDYS C.I.: 19.833.019

ROJAS, DIEGO C.I.:REBOLLEDO, ANDRES C.I.:

VALERA, YHORLES C.I.:

JULIO 2012INTRODUCCIÓN

ÍNDICE

Pág.

INTRODUCCIÓN…………………………………………………………..

CONTENIDO

1. Evolución de las antenas de teléfonos móviles……………..

2. Antenas de microcintas………………………………………….

CÁLCULOS………………………………………………………………..

MATERIALES……………………………………………………………..

PROCEDIMIENTO………………………………………………………..

CONCLUSIÓN…………………………………………………………….

ANEXOS…………………………………………………………………..

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS……………………………………

1. EVOLUCIÓN DE LAS ANTENAS DE TELEFONIA MOVIL

Hay una cierta discusión acerca de quién inventó el primer sistema de

comunicación móvil, ya que para algunas personas la comunicación móvil

también significa comunicación del vehículo. Sin embargo, cuando se refiere

al primer teléfono celular portátil comercial, la respuesta es Motorola

DynaTAC 8000X [1], sin duda alguna, que se introdujo en 1983, como se

muestra en la Figura 1.1.

Figura 1.1. Antena de dipolo de Manga sobre un Motorola DynaTAC 8000X (1983)

La antena instalada en un 8000X DynaTAC es una antena dipolo de

manga [1], que ahora es un diseño obsoleto en la industria de la telefonía

móvil, pero sigue siendo ampliamente adoptado por varios puntos de acceso

inalámbricos LAN, como la que se muestra en la Figura 1.2. Los dipolos de

manga son la mejor antena de rendimiento una vez instalado en cualquier

teléfono celular.

Figura 1.2. Antenas de dipolo de Manga sobre un LAN inalámbrico. Linksys WAP55AG

La longitud de un dipolo de mango es aproximadamente la mitad de la

longitud de onda a su frecuencia de trabajo. En 850 MHz, la misma antena

necesita una longitud de 176 mm. Con la mejora significativa en la tecnología

celular y la agresividad en el cambio del tamaño de los teléfonos, el dipolo de

mango ya no era proporcional al teléfono.

Todas las antenas tradicionales internas son localizadas sobre la parte

superior de un teléfono. En una posición normal, la distancia entre la antena

superior interna y la cabeza del usuario es bastante pequeña. Para eliminar

la influencia de la cabeza del usuario sobre el funcionamiento de la antena,

se usa capa de tierra que debe ser colocada bajo la antena para aumentar el

aislamiento. Sin embargo, esta capa de tierra disminuye la amplitud de

banda de una antena, para compensar esto, el tamaño de antena debe ser

aumentado.

El Motorola V3 (Figura 1.3) fue el primer teléfono en adoptar una

antena inferior interna. Según la creencia convencional de aquel tiempo, una

antena en el inferior sería sostenida en el centro de la palma del usuario;

esto podría tener un buen funcionamiento en el laboratorio, pero no podía

proporcionar el funcionamiento aceptable en el verdadero empleo. Aquella

creencia convencional fue demostrada incorrecta por el Motorola V3.

Figura 1.3. Antena inferior del Motorola V3 (2004)

2. ANTENAS DE MICROCINTAS

Las antenas microcinta [2] se hicieron muy populares en la década de

1970 principalmente para aplicaciones espaciales. Hoy en día se utilizan

para el gobierno y las aplicaciones comerciales. Estas antenas consisten en

un parche metálico sobre un sustrato de tierra. El parche metálico puede

tomar muchas configuraciones diferentes, como se muestra en la Figura 2.1

Figura 2.1. Antenas microcinta o de parche rectangulares y circulares.

Las antenas microcinta son de bajo perfil, conforme a superficies

planas y no planas, simples y poco costosas de fabricar con la tecnología

moderna de circuito impreso, compatibles con diseños MMICs, o “Monolithic

Microwave Integrated Circuits” por sus siglas en inglés, muy versátiles en

términos de frecuencia de resonancia, polarización, patrón e impedancia.

Estas antenas se pueden montar en la superficie de las aeronaves de alto

rendimiento, naves espaciales, satélites, misiles, automóviles e incluso en

teléfonos móviles.

A menudo las antenas de microcinta son también conocidas como

antenas patch o parche. Los elementos de radiación y las líneas de

alimentación son usualmente fotograbados en el elemento substrato

dieléctrico. El parche de radiación puede ser cuadrado, rectangular, una cinta

delgada o dipolo, circular, elíptica, triangular o cualquier otra configuración.

Algunas de estas se muestran en la Figura 2.2. En la actualidad también es

frecuente ver antenas microcinta diseñadas con formas fractales como las

presentadas en la Figura 2.3. En la Figura 2.4 se muestra algunas antenas

microcintas reales.

Figura 2.2. Representación

de figuras de elementos parche de una microcinta

Figura 2.3. Antena microcinta con forma fractal

Figura 2.4. Antenas microcinta reales

La permitividad eléctrica del substrato dieléctrico por lo general se

encuentra dentro de los rangos: 2.2 ≤εr≤12. Como ya se sabe, se debe de

buscar la menor permitividad posible para lograr una mejor eficiencia en la

antena.

Otro tipo particular de antena tipo parche que ha surgido en años

recientes es la llamada “antena f invertida plana” (PIFA, Plannar Inverted F

Antenna) muy utilizada para unidades móviles, la cual es básicamente la

mitad de una antena tipo parche cuadrada.

El patrón de radiación de una antena de parche es omnidireccional

aunque la potencia radiada es emitida solamente hacia la parte superior de la

antena en su forma ideal debido a que se considera un plano de tierra

infinito, el cual bloquea radiación hacia la parte inferior de la antena. En la

figura 2.5 se muestran los patrones de radiación característicos para una

antena de parche.

Figura 2.5. Patrón de radiación de una antena de parche.

a) Campo eléctrico (E) y b) Campo magnético (H).

Un aspecto muy importante cuando se diseña una antena consiste es

el esquema de alimentación que tendrá ésta, puesto que sin una estructura

eficiente de alimentación las antenas microcinta no funcionarán

correctamente sin importar la precisión llevada a cabo para diseñar el

elemento radiante. Existen dos formas principales de alimentar una antena

por medio de microcinta: conectando la línea microcinta directamente en un

borde de la antena y alimentando la línea microcinta por medio de

inserciones en la antena.

En el caso de la conexión directa al borde de la antena, la variación en

la posición de la línea microcinta en relación con el parche generará un

mayor o mejor acoplamiento de impedancia. En el caso de la alimentación

con microcinta por medio de inserciones, la profundidad de la inserción es la

que dicta el acoplamiento de la impedancia. En la figura 2.6., se muestran

estos dos tipos de alimentación.

Figura 2.6. Alimentaciones por microcinta

a) Conexión directa de la línea microcinta a la antena y b) conexión de línea microcinta

con inserciones.

CALCULOS PARA LA MICROCINTA

f=2.4GHz

εr = 4.5

h = 1.5mm = 0.0015m

W= c2 f √ 2

εr+1=0.038m

ε eff=εr+12

+εr−12 (1+10∗hW )

−1/2

=4.19

∆ L=0.412h( εeff+0.3εeff−0.258 )( (Wh )+0.264

(Wh )+0.813 )=6.91∗10−4m=0.000691m

L= c2 f √εeff

−2 ∆l=0.029m

Dónde: f Frecuenciaεr Constante Dieléctrica de la fibra de vidrioh Grosor de la microcintaW Ancho del parche rectangularε eff Dieléctrico Efectivo∆ L Diferencial de longitud

L Longitud efectiva de la antena

Ecuaciones aplicadas [3].

MATERIALES

Microcinta Ácido Férrico Marcador indeleble punta gruesa Marcador indeleble punta fina Estaño Esmalte de uñas Resina Epoxica Cable Rg-58 Conector RP-SMA

PROCEDIMIENTOS

CONCLUSIÓN

ANEXOS

REFERENCIA BIBLIOGRAFICAS

[1] ANTENNA DESIGN FOR MOBILE DEVICES. Antenna Design for Mobile

Devices, First Edition. Zhijun Zhang.(2011) “Evolución de teléfonos móviles”

[2] Salvador Jesús Yunes Almodovar (2009) “Antenas microcintas”

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE JUAREZ.

[3] ANTENNA THEORY ANALYSIS AND DESING “Antennas de microstrip”

Constantine A. Balanis (1938) Second Edition.