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ANTENAS DE MICROFITA EM COMUNICAÇÕES MÓVEIS
PROPAGAÇÃO DE ONDAS E ANTENAS
ELEMENTOS DO GRUPO
• Silvestre Caná Ricardo
• Denilson Adelino Cossa
• Soares Mateus
• Issa Alexandre Amisse
• Issufo Chale Borges
• Joaquim Joaquim
• Natalino Queba

As antenas de microfita (ou microstrip antennas) são um tipo de antena compacta formada por um elemento
condutor plano (geralmente de cobre) montado sobre um substrato dielétrico, com um plano de terra na
parte inferior. Devido à sua estrutura leve, baixa espessura e facilidade de fabricação, essas antenas são
amplamente utilizadas em dispositivos móveis e sistemas de comunicação sem fio.
ANTENAS DE MICROFITA EM COMUNICAÇÕES MÓVEIS

As antenas de microfita (ou microstrip antennas) fazem parte de uma tecnologia desenvolvida com o objetivo de
miniaturizar dispositivos eletrônicos, resultando em sistemas mais compactos, leves e integráveis.
Essa tecnologia se baseia em linhas de transmissão chamadas microstripline, cujos primeiros estudos surgiram
na década de 1950. Em 1952, as linhas de microfita foram publicadas pela primeira vez, pouco depois do
surgimento das striplines (1951). A principal diferença entre elas é que, na microfita, a camada superior do
substrato dielétrico foi removida, deixando a linha condutora exposta ao ar uma configuração mais simples e
prática para integração em placas de circuito impresso.
ORIGEM

TIPOS DE ONDAS EM LINHAS DE MICROFITA
As linhas de microfita, utilizadas em antenas e circuitos de alta frequência, permitem a propagação de
diferentes tipos de ondas eletromagnéticas. Cada tipo de onda afeta o desempenho da antena de forma
diferente. A seguir, explicamos os quatro principais tipos:
Ondas Espaciais (ou Radiadas)
São as ondas que se propagam para o espaço livre, ou seja, saem da antena e seguem em direção ao ambiente.
Representam a radiação útil da antena.
São as ondas desejadas em uma antena, pois transmitem o sinal para outros dispositivos, perdem intensidade à
medida que se afastam (atenuação com a distância).

Ondas de Fuga (Leaky Waves)
Ondas que, embora comecem confinadas, perdem energia gradualmente ao longo da linha, irradiando parte dela.
Se propagam com um certo ângulo de inclinação em relação à superfície.
Podem ser usadas intencionalmente para aumentar a diretividade ou largura de banda da antena.
São úteis em certos tipos de antenas, como as com múltiplas camadas (patches empilhados).
Ondas Superficiais
São ondas que viajam sobre a superfície do substrato dielétrico, sem se propagar no espaço,
ficam parcialmente confinadas no material da antena.
Não ajudam na radiação e causam perdas e interferências.
São consideradas indesejáveis e devem ser reduzidas com bom projeto e escolha de materiais.

Ondas Guiadas
São ondas que permanecem totalmente confinadas dentro da estrutura da linha de transmissão.
Utilizadas em circuitos internos, não irradiam para o espaço.
Ocorrem quando o substrato é quase todo metalizado.
São úteis para transportar sinais dentro do sistema, mas não participam da radiação.

Estrutura
Parâmetros Físicos de uma Linha de Microfita
As antenas de microfita são projetadas com base em parâmetros físicos e elétricos que influenciam diretamente
seu desempenho e o tipo de onda predominante. Esses parâmetros são ajustados conforme a aplicação
desejada.
 t – Espessura da linha condutora (geralmente de cobre)
 L – Comprimento da linha condutora
 h – Altura (ou espessura) do substrato dielétrico
 λ₀ – Comprimento de onda da frequência de operação no
espaço livre
 εr – Permissividade elétrica relativa do substrato dielétrico

Importância da Escolha de Parâmetros
A escolha da altura do substrato (h) e de sua permissividade elétrica (εr) influencia diretamente:
• O tipo de onda predominante (espacial, superficial, guiada ou de fuga);
• A impedância característica da linha;
• O nível de radiação e a eficiência da antena;
• A largura de banda e o tamanho físico da antena.
Condições de Projeto Comuns:
 t < λ₀ → A espessura da linha deve ser muito menor que o comprimento de onda.
 h < λ₀ → A espessura do substrato também deve ser pequena em relação à λ₀.
 λ₀/3 < L < λ₀/2 → O comprimento da linha deve estar entre 1/3 e 1/2 da λ₀, para garantir
ressonância e radiação eficiente.
 2,2 < εr < 12 → Intervalo típico de permissividade dos substratos utilizados (por exemplo,
FR4, Rogers, Duroid etc.).

FORMA
Embora a antena patch de formato retangular seja a mais usada, dependendo dos requisitos específicos para
os quais uma antena microstrip de um único elemento é construída, pode-se recorrer a vários tipos de
configurações. As mais típicas são: dipolo, quadrada, triangular, circular, elíptica, entre outras.

CARACTERISTICAS
O lóbulo ou padrão de radiação de uma antena do tipo patch tende a ser omnidirecional, orientado para a
parte superior da antena. Apresentam ganhos que variam de 6 dBi a 9 dBi, ou de 8,2 dBd a 11,2 dBd,
dependendo do padrão da antena utilizada.
Sua polarização é do tipo linear.
A largura de banda da antena microstrip é muito pequena. Para uma antena retangular, costuma ser cerca de
3%.
A faixa de frequências vai de 400 MHz até 40 GHz.
A diretividade das antenas microstrip é aproximadamente 5,7 dB.

Impedancia de Entrada
Sem acoplamento:
Com acoplamento:
Simples de implementar.
O casamento de impedância depende fortemente da posição do ponto de alimentação.
Menor complexidade, mas limita a largura de banda e o desempenho em frequências altas.
O acoplamento permite maior controle sobre a impedância de entrada.
Pode alcançar melhor casamento de impedância e maior largura de banda.

FATOR DE QUALIDADE E LARGURA DE BANDA
O fator de qualidade (Q) representa as perdas da antena, que podem ocorrer devido a diferentes
fenômenos, como radiação, condução ou pelas características do dielétrico utilizado no substrato.
Um valor alto de Q indica que a antena possui baixas perdas, porém isso também significa uma largura
de banda estreita, o que pode limitar o desempenho em aplicações que exigem operação em faixas de
frequência mais amplas.
Q

O lóbulo de radiação é a região do espaço onde a antena irradia ou recebe a maior parte da sua energia
eletromagnética. Ele faz parte do padrão de radiação da antena e descreve como a potência é distribuída no
espaço ao redor dela.
LÓBULO DE RADIAÇÃO

Plano Horizontal
•Corresponde ao plano que corta a antena ao nível do solo (vista de cima).
•Mostra como a energia é distribuída ao redor da antena, em ângulos de 360°.
•Importante para avaliar a cobertura angular e a direcionalidade no plano horizontal.
•Antenas omnidirecionais, por exemplo, têm um padrão circular nesse plano.
Plano Vertical
•Corresponde ao plano que corta a antena de cima para baixo (como uma vista lateral).
•Mostra como a energia é irradiada em altura (elevação).
•Usado para observar a inclinação do feixe, a altura dos lóbulos laterais, e o ângulo de inclinação da radiação principal.
•Importante para determinar o alcance em distância e cobertura em diferentes níveis de altura.
a) Vertical b) Horizontal

Vantagens
•Tendência à miniaturização, permitindo dispositivos cada vez menores com componentes leves.
•Fácil adaptação a diferentes superfícies.
•Baixo custo de fabricação e facilidade para produção em série, graças à estrutura simples.
•Suportam tanto polarização linear quanto polarização circular.
•Fácil integração com sistemas integrados de micro-ondas (MICs).
•Podem ser projetadas para operar em diferentes frequências.
•Mecanicamente robustas, quando montadas em superfícies rígidas.
Desvantagens
•Largura de banda estreita.
•Baixa potência de radiação.
•Baixo ganho.
•Baixa pureza de polarização.
•A radiação nas bordas pode afetar os parâmetros da antena.
•Apresentam perdas consideráveis e são facilmente afetadas por fatores térmicos.

Comunicações móveis (estações base, telefones celulares, automóveis).
Antenas em aeronaves (navegação, altímetros, telefonia).
Satélites de comunicação.
Sistemas GPS.
Radares (arrays em fase com formação eletrônica de feixe – phased arrays).
Aplicações biomédicas (aquecimento localizado em tratamentos, como hipertermia).
Telemetria (guiamento de mísseis, sensores).
Observação da Terra.
Compatíveis com circuitos integrados de micro-ondas.
APLICAÇÕES

‘’ASSIM COMO UMA ANTENA CAPTA SINAIS INVISIVEIS NO AR , O
CONHECIMENTO NOS CONECTA AO QUE ANTES PARECIA INALCANÇAVEL’’

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