Impacto de fendas em arco simples e dupla no parâmetro S11 de antenas patch circulares

Este trabalho apresenta a análise do impacto de fendas em arco simples e dupla no parâmetro S11 de antenas patch circulares. A antena de referência foi dimensionada para operar no modo TM11 na frequência de 2,4 GHz, com raio R ≈ 16,98 mm, sobre substrato FR-4 com permissividade relativa εr = 4,4, tangente de perdas tan δ ≈ 0,02 e espessura h = 1,5 mm. A alimentação foi implementada por meio de um transformador de quarto de comprimento de onda (λ/4), composto por linha principal de largura W1D = 5 mm e seção estreita de W1H = 1,5 mm, com comprimento total L1 = 31,17 mm. Quatro configurações foram simuladas no software Ansys HFSS: sem fenda (referência), com fenda em arco à esquerda, com fenda em arco à direita e com duas fendas em arco. As fendas foram modeladas como arcos com comprimento Lc = 16,59 mm, largura Wc = 1,73 mm, raio Rs = Rd = 13, 63 mm e ângulo central θ = 60◦. A configuração da antena base apresentou ressonâncias em 2,42 GHz (S11 = −37 dB) e 4,84 GHz (S11 = −14 dB). A configuração com fenda à esquerda habilitou três bandas de operação: 2,38 GHz, 4,62 GHz e 5,41 GHz. A configuração com fenda à direita apresentou respostas similares à medição feita com a fenda do lado esquerdo. A configuração com duas fendas apresentou comportamento multibanda com ressonâncias em 2,12 GHz (S11 = −16,73 dB) e 5,05 GHz (S11 = −30,84 dB). O protótipo da configuração com duas fendas foi fabricado no Laboratório de Fabricação Digital (FABLAB) do Campus Universitário de Tucuruí (CAMTUC), da Universidade Federal do Pará (UFPA), por corte CNC a laser, e caracterizado experimentalmente no Laboratório de Síntese e Manutenção de Dispositivos (SMDLab) com o Analisador Vetorial de Redes (VNA) portátil, modelo LiteVNA-64, calibrado pela técnica SOL. Os resultados experimentais confirmaram o comportamento multibanda, com ressonâncias em 2,01 GHz (S11 = −15,03 dB) e 5,13 GHz (S11 = −18,86 dB), VSWR de 1,43 e 1,25, e larguras de banda de 50 MHz e 120 MHz, respectivamente. Os desvios entre simulação e medição foram de 5,19% e 1,58%. A boa concordância entre os resultados valida a metodologia adotada e demonstra que fendas em arco constituem alternativa eficaz para o projeto de antenas compactas e multibanda com potencial de aplicação em sistemas Wi-Fi e IoT.