Progettazione di un'antenna a patch circolare a larga banda e in doppia polarizzazione lineare

Capitolo 1 Storia dell’arte sulle antenne a patch in doppia polarizzazione alimentate tramite slot anulare, in configurazione stacked 1.1 Introduzione alle antenne a microstriscia Le antenne a microstriscia sono attualmente molto utilizzate, per le loro interessanti caratteristiche, nell’ambito delle telecomunicazioni GSM ( Global System for Mobile Communication ), nei sistemi GPS ( Global Positioning System ), nei sistemi WIRELESS e nelle applicazioni WIMAX ( Worldwide Interoperability for Microwave Access). Il maggior vantaggio delle antenne a microstriscia è dato dalla loro facilità di costruzione ed ai costi di produzione relativamente bassi. Altri vantaggi sono un basso profilo, leggerezza, robustezza meccanica, compatibilità con i circuiti integrati e la possibilità di montare l’antenna attorno a superfici curve, come ad esempio la fusoliera di un aereo, stampando gli elementi su di un substrato di materiale flessibile. Oltre a queste caratteristiche positive, sono presenti diversi svantaggi, come l’eccitazione di onde superficiali, direttività e guadagno bassi, efficienza e larghezza di banda ridotte, dove quest’ultima risulta essere la più critica. Al variare dei parametri geometrici delle antenne a microstriscia, si riescono ad avere numerose tecniche di ottimizzazione dei parametri fondamentali quali la frequenza di risonanza, la banda passante, l’impedenza d’ingresso, i pattern d’irradiazione. Le configurazioni strutturali più comuni per l’elemento radiante sono di tipo quadrato, rettangolare e, come nel caso dell’antenna che prenderemo in esame, circolare, con dimensioni dell’ordine di mezza lunghezza d’onda. La struttura di una generica antenna a microstriscia comprende un elemento radiante metallico, chiamato patch, sotto il quale è posto un sottile strato di materiale dielettrico, a sua volta posto su uno strato metallico con funzione di piano di massa (Ground Plane); l’elemento radiante è progettato in modo che il massimo del diagramma di radiazione si abbia nella direzione normale all’antenna. Il segnale, proveniente dalla linea di alimentazione, induce una corrente superficiale sul patch, rilevante in prossimità della frequenza di risonanza, che genera un campo elettrico verticale tra patch e piano di massa