Existen diferentes configuraciones que pueden ser usadas para alimentar las antenas microcinta. Las cuatro más populares son:

• Alimentación por línea microcinta: BW: 2-5 %, facilidad de fabricación. (Figura 1.a)
• Alimentación por sonda coaxial: BW: 2–5 %, facilidad de matching. (Figura 1.b)
• Alimentación por acoplamiento de apertura: BW: 2-5 % bajo CPL (Cross Polarization Level). Difícil de construir ya que es multicapa. (Figura 1.c)
• Alimentación por acoplamiento de proximidad: BW: sobre 13%. Difícil de construir ya que es multicapa. (Figura 1.d)

a)

b)

c)

d)

Figura 1. Métodos de alimentación más comunes.  a) Por línea microcinta,  b) sonda coaxial, c) acoplamiento de apertura, d) acoplamiento de proximidad.

Los diferentes circuitos equivalentes para cada uno de los tipos de alimentación se muestran a continuación:

Figura 2. Circuitos equivalentes para alimentaciones típicas. a) Por línea microcinta,  b) por sonda coaxial, c) acoplamiento de apertura, d) acoplamiento de proximidad.

La alimentación por línea microcinta es también una cinta conductora, usualmente de un ancho mucho más pequeño comparado con el parche. La alimentación por línea microcinta es fácil de fabricar, simple de acoplar por control de la posición de inserción. Sin embargo, como el espesor del sustrato incrementa las ondas superficiales y la radiación de espurios por la alimentación de igual manera, incrementa, esto trae como consecuencia  que se limite el ancho de banda en los diseños prácticos (típico 2-5%).

En la alimentación a través de una sonda coaxial, la parte interior del conductor es atada al parche de radiación, mientras que la parte externa es conectada al plano de tierra, este tipo de alimentación es también muy utilizada. Sin embargo, este también presenta un ancho de banda estrecho y es un modelo más difícil de construir, especialmente en sustratos gruesos (h > ).

Tanto la alimentación por línea microcinta, como la sonda coaxial, poseen asimetría inherente que genera alto orden de modos que a su vez producen polarización cruzada de radiación.  Para superar algunos de estos inconvenientes, se presentan las alimentaciones sin contacto con acoplamiento de apertura o por proximidad. El acoplamiento de apertura es el más difícil de fabricar de los cuatro modelos expuestos y de igual forma que los anteriores presenta un estrecho ancho de banda. Sin embargo, este presenta un modelo un poco más sencillo y tiene espurios moderados de radiación. El acoplamiento de apertura consiste de dos sustratos separados por un plano de tierra. Debajo del substrato inferior existe una alimentación a través de línea microcinta cuya energía es acoplada al parche a través de una abertura en el plano de tierra que separa los dos substratos. Este arreglo permite independiente optimización de la alimentación mecánica y de la radiación del elemento. Típicamente es utilizado un material dieléctrico alto para el substrato de abajo, y un grueso pero de constante dieléctrica baja para el substrato superior. El plano de tierra entre los substratos también separa la alimentación del elemento radiante y minimiza la interferencia de espurios radiantes para el patrón formado en polarización pura. Para este diseño, los parámetros eléctricos del substrato, el ancho de la línea de alimentación, el tamaño de la abertura y la posición pueden ser optimizadas para el diseño. El acoplamiento típico es realizado controlando tanto el ancho de la línea como la longitud de la abertura. El acoplamiento a través de la abertura puede ser modelado usando la teoría de Bethe, el cual es también usado en el cálculo para acoplamiento a través de una pequeña apertura en un plano conductor. Esta teoría es exitosamente utilizada en el análisis de acoplamiento de guías de onda usando acoples a través de cavidades. En esta teoría las aberturas son representadas por un dipolo eléctrico normal equivalente  en el cálculo para la componente normal (de la abertura) de el campo eléctrico y por un dipolo magnético horizontal en el cálculo para la componente tangencial (de la abertura) del campo magnético. La abertura (o slot) se centrada debajo del parche, donde idealmente el modo dominante del campo eléctrico es cero, mientras el campo magnético es máximo, por lo que el acoplamiento magnético es dominante. Hacer esto conduce a una buena polarización pura a un bajo nivel de CPL (Cross Polazation Level). De los cuatro tipos de alimentación descritos, el acoplamiento por proximidad es el que tiene el más largo ancho de banda (sobre el 13%), el modelo es un tanto fácil y tiene bajos espurios de radiación.  Sin embargo la fabricación algunas veces es difícil. La longitud del stub de alimentación y la porción del ancho de la línea del parche pueden ser usados para controlar el match.

Referencias:

[1] Constantine A. Balanis, “Antenna Theory: Analysis and Design”, Second Edition