DISEÑO DE ANTENA DE UHF AMC PARA APLICACIONES DE VEHÍCULO AUTÓNOMO A ESCALA (UHF AMC ANTENNA DESIGN FOR AUTONOMOUS VEHICLE SCALE APPLICATIONS)

Resumen Se propone el análisis, diseño y modelado electromagnético de un arreglo de antenas dipolo cada una con su plano a tierra en un conductor magnético artificial de banda prohibida (AMC-BG) de 4 x 4 celdas unitarias. La frecuencia de operación de la antena diseñada es de 915 MHz funciona en la banda exenta de licencia UHF de 900 MHz, denominada como Wi-Fi HaLow, 802.11ah. Las cualidades que maneja este Wi-Fi es el bajo consumo de potencia y largo alcance ambos esenciales en aplicaciones de ciudades inteligentes y para la autonomía en la navegación de coches. Para el diseño del plano se realizó el análisis de la estructura periódica infinita de la sección anterior. Con las dimensiones obtenidas se diseñó un arreglo de 4 x 4 y se ajustaron para colocar el dipolo en la parte superior. El rendimiento obtenido por la antena mejoró la ganancia esto permite que disminuya el consumo de energía y que aumente el rango de comunicación. Palabras Clave: Antena, AMC-BG, Wi-Fi HaLow. Abstract We propose the analysis, design, and electromagnetic modeling of an array of dipole antennas each with its ground plane in a 4 x 4 unit cell artificial prohibited band magnet (AMC-BG). The operating frequency of the designed antenna is 915 MHz and it works in the 900 MHz UHF license-exempt band, called Wi-Fi HaLow, 802.11ah. The qualities that this Wi-Fi handles are the low power consumption and long-range, both essential in smart city applications and for autonomy in-car navigation. For the plan design, the analysis of the infinite periodic structure of the previous section was carried out. With the dimensions obtained, a 4 x 4 arrangement was designed and adjusted to place the dipole on top. The performance obtained by the antenna improved the gain this allows the power consumption to decrease and the communication range to increase. Keywords: Antenna, AMC-BG, Wi-Fi HaLow

ANTENA REPETIDORA CON PLANO DE TIERRA AMC PARA APLICACIONES EN WI-FI HALLOW (REPEATING ANTENNA WITH AMC GROUND PLANE FOR WI-FI HALLOW APPLICATIONS)

Resumen En este artículo se propone el diseño teórico de una antena basada en metamaterial de alta ganancia, alta eficiencia y de bajo perfil. La antena opera en el rango de frecuencias UHF de 854 MHz - 954 MHz y puede ser implementada como un repetidor para el estándar de comunicación inalámbrica Wi-Fi HaLow (IEEE 802.11 ah), la cual opera en la banda libre de 900 MHz. La ganancia de la antena va desde los 5 dBi hasta los 9 dBi, con por lo menos 94 % de eficiencia de radiación y un 11 % de ancho de banda fraccional. El tamaño de esta estructura de bajo perfil es de 308 mm x 308 mm x 20.29 mm (0.92 λ0 x 0.92 λ0 x 0.06 λ0). La estructura consta de una antena dipolo acoplada a 50 Ω que es colocada sobre un plano de tierra de Conductor Magnético Artificial (AMC) con un arreglo de 4 x 4 celdas unitarias cuadradas. Esta antena también puede utilizarse como complemento al Internet de las cosas (IoT), cámaras de video y a las redes inalámbricas de sensores (WSN). Se presenta la metodología de diseño, y se reportan los resultados del análisis electromagnético. Palabras Clave: Antena; Conductor Magnético Artificial (AMC), longitud de onda en el espacio libre (λ0), metamaterial, Wi-Fi HaLow. Abstract A metamaterial-based antenna with high-gain, high-efficiency, low-profile and improved bandwidth is theorically proposed and analyzed in this paper. The antenna operates in the 854 MHz - 954 MHz UHF frequency range and can be implemented as a repeater for the HaLow Wi-Fi wireless communication standard (IEEE 802.11ah), which operates in the 900 MHz free band. Antenna gain ranges from 5 dBi to 9 dBi, with at least 94% radiation efficiency and 11 % fractional bandwidth. The size of this low-profile structure is 308mm x 308mm x 20.29mm (0.92 λ0 x 0.92 λ0 x 0.06 λ0). The structure consists of a 50 Ω dipole antenna which is placed over an Artificial Magnetic Conductor (AMC) ground plane with an array of 4 x 4 squared shaped unit cells. This antenna can also be used as a complement to the Internet of Things (IoT), video cameras and Wireless Sensor Networks (WSN). The design methodology of the antenna is presented, and the results of the electromagnetic analysis are reported. Keywords: Antena, Artificial Magnetic Conductor (AMC), free space wavelength (λ0), metamaterial, Wi-Fi HaLow