Métodos para el diseño de antenas

Se pueden encontrar 3 categorías principales:

Modelos empíricos: estos modelos son los menos precisos a la hora de diseñar, sin embargo son los más sencillos de realizar. Su método de análisis se basa en la suposición de conceptos y estructuras de forma general sin llevar a cabo consideraciones de irregularidades en parámetros. Estos modelos pueden tener un buen nivel de precisión cuando se trabaja en rangos de frecuencias menores a los de las ondas milimétricas (f<30GHz) sin embargo, conforme se salen de estos rangos los modelos presentan imprecisiones muy grandes por lo que es necesario utilizar otros modelos en estos casos.

A pesar de las limitantes mencionadas, los modelos empíricos tienen un rol muy importante para realizar diseños de los cuales partir en primera instancia, a su vez, aportan un buen sustento para llevar a cabo diseños en rangos superiores a las ondas milimétricas ya que muchos análisis pueden ser llevados a cabo en rangos de microondas y utilizar escalas para diseños a más altas frecuencias.

Los dos principales modelos empíricos son:

• Modelo de línea de transmisión: el modelo de línea de transmisión presenta una gran facilidad de diseño aunque también es el menos preciso además de que solamente puede ser utilizado para el diseño de antenas rectangulares o circulares. Este modelo considera los bordes de la antena como dos aperturas (slots) que radian. Cada apertura tiene un grosor W (ancho de la antena), una altura h (ancho del substrato) y separadas a una distancia L.

• Modelo de cavidad: en el interior de la “cavidad” se producen ondas estacionarias entre las paredes eléctricas y magnéticas. El comportamiento es equivalente a un circuito resonante con pérdidas. En la frecuencia de resonancia la potencia aplicada se convierte en radiación.

Modelos semi-empíricos: estos modelos ocupan un lugar intermedio entre los empíricos y los de onda completa. Presentan una precisión mayor a la de los modelos empíricos pero inferior a la de los modelos de onda completa. A su vez, estos modelos poseen un nivel de dificultad superior a la de los modelos empíricos pero inferior a la de los modelos de onda completa. Entre los principales modelos de este tipo se pueden nombrar:

• Enfoque variacional.
• Enfoque variacional generalizado.
• Enfoque de ecuación integral dual.
• Modelo de corriente superficial eléctrica.
• Técnica de la transformada de Hankel.
• Método de reciprocidad.
• Técnica de condición de frontera de borde             generalizada.

Modelos de onda completa: estos modelos se presentan como los más precisos a la hora de diseñar sin embargo también son los más complicados y se requieren de herramientas computacionales avanzadas para llevarlos a cabo. Entre los principales modelos de onda completa se pueden mencionar:

• Método de momentos en el dominio del espacio.
• Método de momentos en el dominio espectral.
• Análisis en el dominio de transformada.
• Método de estados finitos (FEM).
• Enfoque de ecuación integral potencial mixto.
• Técnica de la transformada rápida de Fourier en conjugado-gradiente.