Diseño basado en simulación de una antena dipolo apilada de 65 GHz integrada en un sustrato impreso en 3d

Abstract

La implementación de redes inalámbricas de alta velocidad alrededor de 65 GHz enfrenta desafíos severos debido a la atenuación atmosférica, lo que exige antenas de alta ganancia. En este contexto se plantea el diseño y simulación de una antena dipolo apilada de perfil ultrabajo que opere en esa frecuencia, integrada en un único sustrato monolítico fabricable mediante impresión 3D. En el presente trabajo se toma como referencia una tecnología de fabricación basada en Electrónica Impresa Aditiva (AME), que permite construir en un mismo cuerpo varias capas metálicas y dieléctricas sin requerir ensamblajes adicionales complejos. A diferencia de las antenas convencionales que incrementan su espesor para obtener mayores anchos de banda se propone una arquitectura de elementos apilados (stacked) conectados mediante vías verticales internas capaz de proporcionar un ancho de banda amplio y una impedancia de 75 Ω manteniendo un espesor compacto. Con las dimensiones calculadas analíticamente se realiza el modelado electromagnético en Ansys HFSS usando el método de elementos finitos (FEM) en simulación de onda completa donde se evalúa el comportamiento de los materiales AME y se validan parámetros críticos como 𝑆11, la ganancia y el patrón de radiación, de modo que los resultados de simulación indican que la arquitectura propuesta cumple los requisitos de desempeño para enlaces de corto alcance en aplicaciones 5G e IoT y confirman el potencial de la manufactura aditiva en frecuencias milimétricas.