Design antena de microfita com alto ganho deslocando a frequência de ressonância com pinos em curto-circuito para aplicações no 5G

Abstract

Este artigo apresenta a aplicação de uma técnica de aumento de ganho em antenas de microfita para uso em redes celulares de quinta geração (5G), operando na faixa de frequência de 3,5 GHz. O método consiste em inserir quatro pinos metálicos de forma simétrica no elemento ressonante de uma antena de microfita quadrada, estabelecendo um curto-circuito com o plano de terra. Esta modificação introduz um feito indutivo na impedância de entrada que desloca frequência de ressonância 1,86 vezes, aumentando a área efetiva do ressonador. Resultados obtidos por meio de simulações demonstram que as antenas modificadas apresentam uma largura de banda semelhante à de uma antena convencional, porém com um ganho aumentado de 2,47 dB, alcançando um ganho de 10,14 dBi na direção de máxima irradiação.

This article presents the application of a gain enhancement technique in microstrip antennas for use in fifthgeneration (5G) cellular networks operating in the frequency range of 3.5 GHz. The method involves symmetrically inserting four metallic pins into the resonant element of a square microstrip antenna, creating a short-circuit with the ground plane. This modification introduces an inductive effect in the input impedance, shifting the resonant frequency by 1.86 times and increasing the effective area of the resonator. Results obtained through simulations demonstrate that the modified antennas exhibit a bandwidth similar to that of a conventional antenna, but with an increased gain of 2.47 dB, reaching a gain of 10.14 dBi in the direction of maximum radiation.