Da quel momento iniziò lo sviluppo di modelli matematici relativi all’analisi dei radiatori a microstriscia.

Introduzione

Il concetto di antenna a microstriscia risale attorno al 1953 quando vennero fatti i primi studi in USA da parte di Deschamps e in Francia da Gutton e Baissinot; questi primi studi

vennero effettuati in ambienti militari, infatti le prime applicazioni vennero pensate per antenne posizionate su missili e aerei.

Solamente dopo il lavoro sviluppato da Munson, inerente ad un’antenna montata su un missile iniziò lo sviluppo di industrie mirate alla fabbricazione di antenne a microstriscia.

Da quel momento iniziò lo sviluppo di modelli matematici relativi all’analisi dei radiatori a microstriscia.

Le prime metodologie di analisi riconducevano l’analisi di patch rettangolari alimentati al centro allo studio attraverso l’analogia con le linee di trasmissione. Negli anni successivi, vennero poi sviluppate altre tecniche di analisi, tra cui la tecnica di espansione modale (modello della cavità) e tecniche numeriche basate sul metodo dei momenti o il metodo degli elementi finiti.

E’ dal 1978 che le antenne patch a microstriscia sono divenute più ampiamente conosciute e usate in differenti sistemi di comunicazione, infatti risale all’ottobre 1979 il primo meeting internazionale riguardante i materiali per le antenne a microstriscia, le tecniche di progetto e i modelli di analisi teorica; venne tenuto alla New Mexico State University (NMSU) e fu sponsorizzato dall’ufficio ricerca dell’ US Army e dal Laboratorio di Scienze Fisiche del NMSU.

Una struttura a microstriscia, nella sua forma più semplice consiste in un sandwich di due strati conduttivi paralleli separati da un singolo substrato dielettrico; il conduttore in basso funziona come piano di massa, mentre quello di sopra può essere un semplice patch rettangolare/circolare o un dipolo.

L’utilizzo delle antenne a microstriscia stampate su un substrato di materiale dielettrico connesso a massa, negli ultimi 20 anni è molto progredito, tali antenne hanno infatti molti vantaggi, tra cui: il peso molto ridotto, l’occupazione di un piccolo volume, la possibilità di integrazione con circuiti operanti a radiofrequenza.

Sebbene il patch a microstriscia sia un’eccellente tipologia di antenna, in molte applicazioni, rispetto al dipolo a microstriscia ha degli svantaggi in termini di larghezza di banda

ottenibile; con il dipolo infatti, si può ottenere una banda maggiore.

Questo lavoro di tesi, sviluppato in gran parte presso la CAEN S.p.A. azienda di elettronica

situata a Viareggio (LU), si prefigge di analizzare, progettare e verificare attraverso prove

A.Giovannetti – Tesi di Laurea:” Analisi, progettazione e verifica operativa…”

II

sperimentali una particolare tipologia di antenna per tag RFID su metallo operante nella banda UHF.

Nel primo capitolo di questo lavoro di tesi viene presentato il meccanismo con cui si origina una radiazione elettromagnetica; vengono inoltre descritti i parametri fondamentali delle antenne.

Nel secondo capitolo viene analizzata la struttura e il funzionamento delle antenne patch, con particolare interesse verso l’analisi del patch rettangolare mediante il modello delle linee di trasmissione e delle cavità.

Nel terzo capitolo viene analizzato il funzionamento di un dipolo a microstriscia con e senza la presenza di un materiale dielettrico di copertura; in particolare i risultati proposti

mostreranno che un’opportuna scelta del substrato e dello strato superiore generano delle condizioni di risonanza tra gli strati che possono causare l’aumento del guadagno, della resistenza di radiazione e dell’efficienza; è inoltre possibile ottenere una radiazione di tipo quasi omnidirezionale

Nel quarto capitolo viene introdotta la tecnologia RFID UHF mostrando gli aspetti di funzionamento di maggiore interesse; viene inoltre fornita una descrizione dei simulatori elettromagnetici utilizzati, mostrando le principali differenze e i migliori campi di utilizzo di ciascuno.

Nel quinto capitolo viene effettuata l’analisi del tag A918 su metallo prodotto dalla Caen S.p.a di cui la stessa sta ottenendo il brevetto, di ciò è stata effettuata la caratterizzazione delle variazioni del guadagno, dell’impedenza d’ingresso e di altri parametri di interesse in funzione delle dimensioni geometriche e dei materiali utilizzati per la sua costruzione.

E’ stata poi verificata la possibilità di adattare tale struttura per funzionare correttamente con differenti chip e su differenti bande frequenziali.

In ultimo viene presentato il progetto di un nuovo tag funzionante sempre nella banda UHF Europea realizzato con l’intento di ottenere una struttura dalle dimensioni inferiori rispetto a quelle del tag A918 precedentemente analizzato.

Per concludere, nel capitolo sei verranno descritte alcune misure sperimentali effettuate con

l’intenzione di caratterizzare sperimentalmente il tag A918 precedentemente analizzato

mediante simulatore; in particolare si cercherà di valutarne la banda di funzionamento, il

range di lettura, l’impedenza d’ingresso e il guadagno.