Diseño e implementación de una antena parche-fractal con control de fase utilizando la matriz de Butler

Resumen

El estudio presenta el diseño y la implementación exitosos de una antena parche-fractal con control de fase utilizando la matriz de Butler, una técnica fundamental para la formación de haces múltiples en antenas. El proyecto se enfoca en desarrollar un prototipo de laboratorio de una matriz de 4x4 mediante tecnología de microcinta. Se establecen condiciones teóricas y se describe la base teórica de los circuitos de microondas que conforman la matriz. Cada elemento se diseña, optimiza y simula individualmente utilizando software especializado (Ansoft Designer y Advans Design System), luego se verifica su desempeño mediante la evaluación de parámetros funcionales. Los diseños probados se integran en un único circuito para formar la matriz de Butler, la cual es sometida nuevamente a simulación y optimización antes de su fabricación. La funcionalidad de los componentes se verifica mediante un analizador vectorial de redes. Se realiza un análisis de la discrepancia entre los valores medidos y los parámetros teóricos establecidos como objetivo, lo que proporciona una evaluación exhaustiva del rendimiento del prototipo. La implementación de la matriz de Butler de 4x4 junto con el diseño de antenas parche-fractal microstrip ha permitido un control efectivo de la fase, demostrando su viabilidad en diversas aplicaciones. Los resultados tanto de simulación como de pruebas de laboratorio respaldan la capacidad de direccionar el lóbulo de radiación en diversas zonas sin necesidad de estructuras mecánicas adicionales. Se destaca la aplicabilidad de esta antena en sistemas radar de corto alcance, ofreciendo flexibilidad en el direccionamiento sin comprometer las propiedades electromagnéticas esenciales. Para futuras aplicaciones que requieran un control más preciso con un mayor número de lóbulos de radiación, se sugiere considerar el uso de una matriz de Butler con un mayor número de puertos.