Antena impresa invertida reconfigurable en frecuencia a base de una microdescarga de plasma

Plasma based frequency tunable inverted microstrip antenna

En este artículo se propone el estudio de una antena impresa invertida reconfigurable en frecuencia a base de una microdescarga de plasma. La idea es generar una microdescarga controlada en corriente al interior de una cavidad situada entre el plano tierra de la antena y su conductor principal, cuyo objetivo final es de modificar la frecuencia de resonancia de la antena. El interés en la utilización del plasma como elemento reconfigurable es su tiempo de conmutación y, sobre todo, su capacidad de manejo de altas potencias. Se demostró de manera teórica que la reconfiguración en frecuencia de una antena tipo parche, con una microdescarga en su cavidad, es dependiente de la densidad electrónica del plasma. Además, se implementó un prototipo de antena impresa invertida reconfigurable en banda X integrando una microdescarga, la que tuvo excursión en frecuencia medida de 180 MHz.

INTRODUCCIÓN

Hoy en día, debido al aumento de los estándares de comunicación inalámbrica, las antenas reconfigurables en frecuencia han sido objeto de numerosos estudios1. Generalmente estas antenas integran elementos activos para realizar la reconfiguración en frecuencia (e.g. Diodos PIN, MEMS RF, varactores,...) o bien utilizan materiales reconfigurables (e.g. Ferritas, cristales líquidos, ...). Sin embargo, gran parte de esos elementos solo pueden ser utilizados en rangos bajos o medianos de potencia microondas. Es en este contexto donde el uso de las descargas de plasma como elemento para la reconfiguración que pueda manejar altas potencias de microondas ha sido estudiado2-3.

El uso de descargas de plasma para la reconfiguración en antenas usualmente ha sido mediante el uso de grandes tubos de vidrio llenos con plasma, usados para modificar ya sea su frecuencia de resonancia o bien su patrón de radiación4. Sin embargo, estas soluciones son voluminosas respecto al dispositivo microondas. Una solución para este problema sería el uso de descargas de plasma de menor tamaño, conocidas como microdescarga, las que pueden ser compatibles con tecnologías de líneas y antenas impresas.

A pesar de los recientes avances en microdescargas5, pocos estudios han sido realizados utilizando microdescarga integradas en dispositivos de tipo impreso6. En este artículo se presentará el estudio teórico y la realización de un prototipo de validación del concepto de una antena impresa reconfigurable en frecuencia a base de plasma.