Suspended plate antenna with circular polarization and configurable sense of rotation

• Suárez Fajardo, Carlos Arturo ^[1] ; Ariza Pulido, Jeison Jair ^[1] ; Mejía Serrano, Sergio Esteban ^[1] ; Puerto Leguizamón, Gustavo Adolfo ^[1]
  1. [1] Universidad Distrital Francisco José de Caldas

     Universidad Distrital Francisco José de Caldas

     Colombia

     
• Localización: INGE CUC, ISSN 0122-6517, ISSN-e 2382-4700, Vol. 16, Nº. 1, 2020 (Ejemplar dedicado a: (January - June))
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Antena de placa suspendida con polarización circular y sentido de giro configurable
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• Resumen
  • español

    Introducción: Las antenas con polarización circular (APC) permiten reducir el efecto de rotación de Faraday debido a la presencia de la ionosfera, el cual ocasiona una significante pérdida de potencia frente al caso de utilizar antenas con polarización lineal (ALP) [1]-[2], por lo tanto, estas antenas son ampliamente utilizadas para aplicaciones en telemetría espacial de satélites, sondas espaciales y misiles balísticos entre otras [2]. Por otra parte, las antenas de placa suspendida (APS) brindan la posibilidad de obtener mayores niveles de ganancia máxima y ancho de banda de impedancia frente a las tecnologías convencionales. Así mismo, resulta útil el poder seleccionar el sentido de giro más apropiado, dependiendo de las condiciones de propagación en los enlaces de subida/bajada.

    Objetivo: Diseñar una (APC) con sentido de giro seleccionable para aplicaciones en satélites pequeños, usando la tecnología (APS), tal que posea niveles de ganancia y ancho de banda superiores a las obtenidas con tecnologías convencionales.

    Metodología: El diseño de la antena parte de modelos propuestos en la literatura, mediante los cuales se diseña una geometría inicial compuesta por un parche suspendido con alimentación en L y un acoplador híbrido, para luego optimizar dicha geometría mediante análisis paramétricos llevados a cabo con simuladores electromagnéticos apropiados.

    Resultados: El diseño propuesto presenta un ancho de banda de impedancia del 34.39% y una ganancia máxima de 8.75 dBi a una frecuencia de 2.35GHz.

    Conclusiones: La técnica de alimentador en forma de L para parches suspendidos mejora el comportamiento de la antena en impedancia, relación axial  y ganancia máxima.  

  • English

    Introduction: Circular polarization antennas (CPA) are able to reduce the “Faraday rotation” effect due to the ionosphere, which causes a significant power losses compared to the case of using linear polarization antennas (LPA) [1]-[2]. Therefore, these antennas are widely used for space telemetry applications of satellites, space probes and ballistic missiles among others [2]. Furthermore, suspended plate antennas (SPA) offer the possibility to obtain largest levels of maximum gain and impedance bandwidth compared to those obtained with conventional technologies. Likewise, it is useful to be able to select the most appropriate sense of rotation, depending on the propagation conditions in the up/down links.  Objective: To design a CPA with configurable sense of rotation for small satellite applications, using SPA technology, such that it has gain and bandwidth levels higher than those obtained with conventional technologies.

    Method: The antenna design is based on models proposed in the literature, through which an initial geometry consisting of a suspended patch with an L-shaped feeder and a hybrid coupler is designed. Subsequently, geometry optimization by parametric analysis is carried out with appropriate electromagnetic simulators.  Results:  The proposed design has an impedance bandwidth of 34.39% and a maximum gain of 8.75 dBi at a frequency of 2.35GHz.

    Conclusions: The L-shaped feeder technique for suspended patches improves the behavior of the antenna in axial ratio, impedance and maximal gain.