Antena para um terminal móvel para a banda de frequências de 1,91 a 2,20 GHz

Abstract

As comunicações móveis têm tido um crescimento vertiginoso nos últimos tempos, motivado pela flexibilidade e mobilidade que estes serviços de telecomunicações podem oferecer. Com o aparecimento de novas bandas de frequência é importante estudar e desenvolver antenas para terminais móveis que possam ser uma boa alternativa às já existentes, como por exemplo o monopolo, e que apresentem características inovadoras quer ao nível da geometria e dimensões, quer ao nível das suas propriedades eléctricas. O objectivo principal desta dissertação de Mestrado é pois estudar, modelar, projectar, construir e testar uma antena para um terminal móvel para a banda de 1.91 a 2.20GHz. O trabalho está dividido em três partes. Na primeira parte é feito o estudo do estado da arte em relação a antenas para terminais móveis. Este estudo levou-nos a considerar a PIFA (Planar Inverted-F Antenna) como o tipo de antena mais promissor face aos requisitos exigidos. Na segunda parte, é explicado com algum pormenor um dos métodos computacionais mais usados neste tipo de problemas, o FDTD (Finite Difference Time Domain). Nesta parte é também explicado o modo como foi construída uma ferramenta, baseada neste método, e destinada a analisar a antena a construir. Na última parte são apresentados diversos resultados de simulações que permitiram projectar e testar um protótipo, do qual também se apresentam resultados medidos. A comparação entre os resultados teóricos e os medidos permitiram validar o simulador desenvolvido. Finalmente são apresentadas algumas das conclusões retiradas ao longo desta dissertação.

Mobile communications have grown very fast in the last few years, due to the flexibility and mobility that those telecommunications services can provide. With the availability of new frequency bands it is important to study and to develop antennas for mobile terminals that can be regarded as a good alternative to the already existing ones, for example the monopole, having as well innovative features in terms of geometry, dimensions and electric properties. The main objective of this MsC dissertation is therefore to study, to design, to implement and to test an antenna for a mobile terminal, and for the 1,91 to 2.20GHz band. The work is divided in three parts. The first part consists in a presentation of the state of the art regarding antennas for mobile terminals. This study leads us to consider the PIFA (Planar Inverted-F Antenna) as the more promising type of antenna, in order to face the demanded requirements. In the second part it is explained with some detail one of the most used computational methods in this type of problems, the FDTD (Finite Difference Time Domain). In this part, it is also explained how a tool based on this method, was developed to analyse the antenna to be implemented. In the last part, some simulations results are shown which allow the design and test of a prototype from which some measured results are also presented. The comparison between measured and simulated results was used to validate the developed simulator. Finally, some conclusions are presented.