Investigação do uso de ressoadores com geometria matrioska em antenas planares

Abstract

Com todo o crescimento na área de telecomunicações através de aplicações que utilizam a comunicação sem fio, a demanda por novos dispositivos cada vez menores e mais eficientes para esse sistema tem crescido. A antena é um elemento essencial no sistema de comunicação sem fio, e tem sido desejável que ela seja miniaturizada conservando o desempenho. Diante dessas condições, a antena de microfita tem obtido destaque por sua facilidade de adequação em diferentes tipos de superfícies e facilidade de fabricação. Algumas técnicas têm sido desenvolvidas para obter a miniaturização das antenas de microfita, sendo uma dessas técnicas a Defected Ground Structure (DGS), que mediante a inserção de fendas no plano de terra da antena ocasiona modificações nos seus parâmetros de modo que se obtém uma diminuição da frequência de ressonância sem alterar o tamanho e o desempenho da antena. Essas fendas podem apresentar diferentes geometrias, havendo trabalhos que obtiveram bons resultados utilizando anéis circulares repartidos (SRR, Split Ring Ressonators) como base para essa abertura no plano de terra. Neste trabalho é apresentada a antena de microfita retangular com estrutura DGS baseada nas geometrias matrioskas fechada e aberta, tendo como suporte para comparação dos resultados a antena de microfita retangular com estrutura DGS baseada nos SRR, verificando a redução da frequência de ressonância para as antenas de microfita e observado os efeitos das ressonâncias das estruturas DGS nessa redução. Dessa forma, estruturas DGS baseadas nas geometrias matrioska e SRR foram utilizadas em antenas de microfita com frequências de ressonâncias em 2,5 GHz, 3 GHz e 3,5 GHz. O melhor resultado, considerando a redução da frequência de ressonância, coeficiente de reflexão e ganho, foi obtido com a antena de microfita com a estrutura DGS contendo quatro elementos baseadas na geometria matrioska aberta ressoando em aproximadamente 2,5 GHz. Com essa miniaturização, a área do patch da antena de microfita foi reduzida em até 45,6%, sendo observado que quanto menor a ressonância da estrutura DGS maior a redução da frequência da antena de microfita.