Simulación y análisis del impacto de diferentes materiales en el diseño de una antena

Abstract

En este trabajo se va a estudiar la respuesta de una antena ante la presencia de diferentes materiales. En el primer caso se estudia el diseño de un monopolo y cómo le afecta estar en contacto directo o a varios milímetros de distancia de diferentes materiales, para el segundo caso se toman los parámetros (constante dieléctrica y tangente de pérdidas) de un modelo phantom de abdomen de la empresa ¿Speag¿ y se diseña un dipolo en espacio libre y para ver cómo le afecta el estar pegado sobre el abdomen y a diferentes milímetros de distancia del mismo; para el tercer caso, las condiciones de contorno se mantiene igual que en el caso anterior, pero ahora en vez de un dipolo se diseña un loop para así comparar y concluir qué caso es más eficiente y se adapta mejor con estas premisas. Para las simulaciones se usa el software IE3D. Los parámetros más relevantes para el diseño son la frecuencia de trabajo y las medidas del monopolo, dipolo o loop; para las simulaciones son la constante dieléctrica y la tangente de pérdidas de los materiales y para los resultados el coeficiente de reflexión de la tensión del puerto de entrada (S11), la eficiencia radiada y la eficiencia de la antena. Finalmente se exponen las conclusiones del estudio.

The aim of this paper is to study the response of an antenna in the presence of different materials. In the first analysis, it is studied the pattern of a monopole antenna and how it is affected by the direct or even several millimeters contact of different materials. In order to study the second analysis, the parameters (dielectric constant and dielectric loss tangent) of an Anthropomorphic abdomen phantom from the company "Speag" are taken and it is designed a dipole antenna in an outdoor space in order to observe how the antenna is affected when it is close to the abdomen and when it is few centimeters from it. To examine the third analysis, the boundary conditions are kept in the same way as in the second analysis. However, instead of a dipole antenna, a loop is designed in order to compare and conclude which analysis is the most efficient and which one is able to adapt itself in a better way with these assumptions. For the simulation, the software IE3D is used. The more relevant parameters for the design are the frequency of work and the measurements of the monopole antenna, dipole antenna or loop. The more relevant parameters for the simulations are the dielectric constant and dielectric loss tangent of the materials and the more relevant parameters for the results are the reflection coefficient of the tension of the input port (S11), irradiate efficiency and the efficiency of the antenna. Finally, the conclusions of the study are presented.

En aquest treball s'estudiarà la resposta d'una antena davant la presència de diferents materials. En el primer cas s'estudia el disseny d'un monopol i com l'afecta estar en contacte directe o a diversos mil·límetres de distància de diferents materials, per al segon cas es prenen els paràmetres (constant dielèctrica i tangent de pèrdues) d'un model phantom d'abdomen de l'empresa Speag i es dissenya un dipol en espai lliure i per a veure com l'afecta l'estar pegat sobre l'abdomen i a diferents mil·límetres de distància d'aquest; per al tercer cas, les condicions de contorn es manté igual que en el cas anterior, però ara en comptes d'un dipol es dissenya un loop per a així comparar i concloure quin cas és més eficient i s'adapta millor amb aquestes premisses. Per a les simulacions s'usa el programari IE3D. Els paràmetres més rellevants per al disseny són la freqüència de treball i les mesures del monopol, dipol o loop; per a les simulacions són la constant dielèctrica i la tangent de pèrdues dels materials i per als resultats el coeficient de reflexió de la tensió del port d'entrada (S11), l'eficiència radiada i l'eficiència de l'antena. Finalment s'exposen les conclusions de l'estudi.