CARACTERIZACI ´ ON DEL ACOPLO MUTUO ENTRE PARCHES APILADOS ´ Oscar Quevedo Teruel (1) , Zvonimir Sipus (2) , Eva Rajo-Iglesias (1) oquevedo@tsc.uc3m.es, zvonimir.sipus@fer.hr, eva@tsc.uc3m.es (1) Departamento de Teor´ıa de la Se˜ nal y Comunicaciones, Universidad Carlos III de Madrid (2) Department of Wireless Communications, University of Zagreb Abstract—In this paper an analysis of mutual coupling be- tween stacked patches has been developed. Firstly, the level of this mutual coupling has been related with the working regions derived from different substrate thicknesses. These regions are defined depending on the gain and the width of the obtained band, as well as the shape of the radiation pattern. Secondly, an exhaustive study of the appearance of a dip of mutual coupling near the parasitic resonant frequency, has been realized. Finally, the relation of the coupling with the distance between elements of an assumed array has been shown. Both simulations and measurements are supplied for this study, and they corroborate the obtained conclusions. I. I NTRODUCCI ´ ON Las antenas de parche han demostrado ser unas de las m´ as vers´ atiles en los ´ ultimos a˜ nos [1]. Actualmente, los parches (junto con los dipolos) son las antenas m´ as com´ unmente usadas en dise ˜ nos compactos y comerciales. Como principales ventajas presentan una alta eficiencia, un bajo coste, bajo peso, y una gran facilidad de dise˜ no. Sin embargo, presentan como principales desventajas un estrecho ancho de banda y un elevado acoplo mutuo cuando pertenecen a un array. Diferentes trabajos han ido encaminados a solventar estos efectos negativos [2]. Una de las soluciones m´ as habitual- mente utilizadas es el uso de parches apilados, que permiten ensanchar la banda de las antenas de parche, sosteniendo el tama˜ no tan compacto como el original (dado que el grosor del sustrato es habitualmente delgado) y manteniendo el diagrama de radiaci´ on con sus caracter´ısticas propias sobre toda la banda [3], [4], [5]. En este art´ıculo se ha realizado un estudo del acoplo mutuo entre parches apilados. En primer lugar se ha analizado la influencia del grosor del sustrato en funci´ on de las diferentes regiones de funcionamiento definidas en la literatura ([4], [6]): regi´ on de respuesta ancha en frecuencia, regi´ on anormal y regi´ on de alta ganancia. En segundo lugar se ha llevado a cabo un estudio acerca de la aparici´ on de un nulo en el acoplo mutuo por efecto de un desfase de 180 o entre parches (tradicional y apilado) sobre la frecuencia del parche par´ asito. Por ´ ultimo, un an´ alisis de la influencia de la distancia entre los parches del supuesto array ha sido realizado. Los resultados han sido obtenidos con diversas simulaciones y se han validado con medidas. Las simulaciones fueron realizadas con CST Microwave Studio. II. NIVEL DE ACOPLO MUTUO EN PARCHES APILADOS En esta secci´ on se pretende estudiar el efecto del grosor del sustrato sobre el nivel del acoplo mutuo. Una configuraci´ on t´ıpica utilizada en dise˜ nos pr´ acticos es la que se muestra en la Fig. 1. Visi´ on lateral de un parche apilado como un elemento aislado. Fig. 2. Visi´ on frontal de la configuraci´ on completa con dos parches apilados separados una distancia d. Figura 1. Este dise˜ no est´ a inspirado en el presentado por R. Q. Lee et al. [4], pero se posicionan los parches par´ asitos por debajo del ´ ultimo sustrato (que es usado a modo de super- estrato) e inmediatamente por encima del aire. Esta estructura permite un dise˜ no compacto y ´ unico, proporcionando cierta independencia con el entorno en el que se coloque la antena. A la hora de realizar las simulaciones el tama˜ no de los parches ha sido establecido a 1 cm x 1.5 cm, con un espesor del sustrato de t =0.0254 cm y una constante diel´ ectrica relativa de ǫ r =2.17. La distancia (d) seleccionada para todos los ejemplos ha sido de 1.5 cm que equivale a λ 0 /2 a 10 GHz (que es la frecuencia de trabajo). La Figura 2 muestra una vista frontal de la antena bajo estudio as´ı como la orientaci´ on de los ejes de coordenadas empleados para su an´ alisis, siendo el eje ˆ x aquel que une ambos parches a lo largo del plano E. Es bien conocido, y as´ı se puede encontrar en la literatura, que es posible clasificar este tipo de parches apilados (con un separador entre parches), seg´ un su funcionamiento, en tres regiones ([4], [6]): • Regi´ on de banda ancha: Esta regi´ on se produce para Actas del XXIII Simposium Nacional de la Unión Científica Internacional de Radio (URSI 2008). Madrid, 22-24 Septiembre 2008. ISBN: 978-84-612-6291-5