DISEÑO, SIMULACIÓN Y ANÁLISIS DE UNA ANTENA MICROSTRIP PATCH A 5.8 GHZ USANDO UN SUSTRATO FR4

El diseño, simulación y análisis de una antena microstrip patch a 5.8 GHz con sustrato FR4 (ε_r = 4.3, h = 1.6 mm) se llevó a cabo utilizando CST Studio Suite, logrando resultados aceptables para aplicaciones de corto alcance. El diseño teórico, basado en ecuaciones fundamentales, determinó dimensiones como un ancho de parche de 15.8869 mm, una longitud de 11.8848 mm, y una posición del inset de 4.5120 mm para una impedancia de 50 Ω. La simulación mostró una pérdida de retorno (S11) de -38.762 dB, un VSWR de 1.026554 a 5.8 GHz, y un ancho de banda de aproximadamente 392 MHz, indicando una excelente adaptación de impedancia y cobertura en la banda objetivo. La directividad máxima alcanzó 6.321 dBi, con un patrón de radiación unidireccional de lóbulo principal amplio (96.0° a -3 dB) y lóbulos secundarios bajos (-13.8 dB). Sin embargo, la eficiencia radiada (52.8%) y total (52.5%) se vieron limitadas por las pérdidas dieléctricas del FR4, reduciendo la ganancia radiada. Para mejorar el rendimiento, se sugiere emplear sustratos de menor tangente de pérdida como Rogers RO4003 o técnicas de optimización como ranuras o arreglos de parches. La antena es adecuada para aplicaciones como sistemas RFID, redes de sensores, telemetría, y dispositivos IoT en la banda de 5.8 GHz, beneficiándose de su bajo costo y perfil compacto.