Diseño de una antena con tecnología de Superficies Inteligentes Reflectantes (RIS) para redes inalámbricas en la banda de 2.4 GHz

Abstract

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo realizar el diseño de una antena con tecnología de superficies inteligentes reflectantes (RIS), que trabaje en la banda S de frecuencias, específicamente a la frecuencia de 2.4 GHz y, por lo tanto, que pueda ser utilizada en las comunicaciones inalámbricas. El diseño de la antena RIS está compuesta por una antena parche en la parte frontal, el plano con ranuras en la parte central y el plano de tierra en la parte posterior. En la parte central la RIS consta de diodos positivos intrínsecos negativos (PIN), los cuales dependiendo de su configuración permitirán obtener un desfase de 0°, 90° y 180° entre las configuraciones propuestas.

El comportamiento de la antena RIS en su celda unitaria se analizó utilizando el método de condiciones de frontera periódicas y el puerto Floquet a través del software electromagnético CST Studio Suite, excitando el modo de reflexión (Zmax) para observar el comportamiento de la celda unitaria ante una onda incidente. Para la alimentación de la matriz conformada por N números de elementos reflectantes, se empleó una antena de bocina piramidal, esta última fue diseñada para operar a una frecuencia central de 2.4 GHz.

Para analizar el funcionamiento de la antena RIS se compara su comportamiento tanto a 2.4 GHz como a 5 GHz. Tras realizar las simulaciones pertinentes y evaluar los resultados, se observó que el modelo de antena propuesto presento valores satisfactorios en sus parámetros de ganancia, directividad y ancho de banda para las dos frecuencias, esto sobre un arreglo de 64 elementos de caldas unitarias, es decir una antena RIS de 8 x 8 elementos reflectantes