Análise de antenas de microfita com patches circulares sobre substratos anisotrópicos usando o método dos potenciais de Hertz

This work consists on the theoretical and numerical analysis of some properties of circular microstrip patch antennas on isotropic and uniaxial anisotropic substrates. For this purpose, a full wave analysis is performed, using Hertz Vector Potentials method in the Hankel Transform domain. In the numerical analysis, the moment method is also used in order to determine some characteristics of the antenna, such as: resonant frequency and radiation pattern. The definition of Hertz potentials in the Hankel domain is used in association with Maxwell´s equations and the boundary conditions of the structures to obtain the Green´s functions, relating the components of the current density on the patch and the tangential electric field components. Then, the Galerkin method is used to generate a matrix equation whose nontrivial solution is the complex resonant frequency of the structure. In the analysis, a microstrip antenna with only one isotropic dielectric layer is initially considered. For this structure, the effect of using superconductor patches is also analyzed. An analysis of a circular microstrip antenna on an uniaxial anisotropic dielectric layer is performed, using the Hertz vector potentials oriented along the optical axis of the material, that is perpendicular to the microstrip ground plane. Afterwards, the circular microstrip antenna using two uniaxial anisotropic dielectric layers is investigated, considering the particular case in which the inferior layer is filled by air. In this study, numerical results for resonant frequency and radiation pattern for circular microstrip antennas on isotropic and uniaxial anisotropic substrates are presented and compared with measured and calculated results found in the literatureCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorEste trabalho consiste na análise teórica e numérica das características de uma antena de microfita com patch circular, cujo substrato é composto por materiais dielétricos isotrópicos e anisotrópicos uniaxiais. Para isto, uma análise de onda completa é realizada, utilizando-se o Método dos Potenciais Vetoriais de Hertz no domínio da transformada de Hankel. Na análise numérica da estrutura, é utilizado também o Método de Galerkin, como um caso particular do Método dos Momentos, visando a determinação de suas características, tais como a freqüência de ressonância e o diagrama de radiação. A definição dos potenciais vetoriais de Hertz, em conjunto com as equações de Maxwell e as condições de contorno da estrutura, permite a obtenção das funções diádicas de Green, relacionando as componentes da densidade de corrente no patch com as componentes tangenciais do campo elétrico. O Método de Galerkin é então usado para gerar a equação matricial, cuja solução não trivial permite a obtenção da freqüência de ressonância complexa da estrutura. Na análise, são consideradas, inicialmente, antenas de microfita com uma camada dielétrica isotrópica separando o patch e o plano de terra, sendo analisado ainda para esta estrutura, o caso no qual o patch é composto por um material supercondutor. Em seguida, é considerado também o caso no qual o substrato dielétrico é composto por um material anisotrópico uniaxial, orientando os potenciais vetoriais na direção do eixo óptico, que é tomado na direção perpendicular ao plano de terra. É feita ainda a análise da antena de microfita com patch circular situado sobre duas camadas dielétricas anisotrópicas uniaxiais, considerando o caso particular do patch suspenso, no qual a camada inferior é composta pelo ar. São apresentados resultados da freqüência de ressonância e do diagrama de radiação para patches circulares isotrópicos e anisotrópicos, fazendo-se comparações com outros resultados obtidos na literatur