Diseño y modelado de arreglos de antenas basado en metamateriales para sistema de comunicación de nanosatélite

Resumen

Se presenta el diseño y modelado de arreglos de antenas patch compacta basada en metamateriales, destinada a sistemas de comunicación para nanosatélites. El objetivo principal es optimizar el desempeño a una frecuencia de 2.45 GHz (Banda S). Como primer paso, se diseñó una antena individual con alimentación coaxial sobre un sustrato Rogers RO4350B (espesor de 0.76 mm, εᵣ = 3.48). En el plano de tierra se incorporó una celda unitaria con geometría fractal tipo Minkowski, y se truncaron dos esquinas opuestas del parche para inducir polarización circular derecha. Se diseñaron diferentes arreglos de antenas en configuraciones 1×2 (45 × 85 mm), 1×4 (48 × 155 mm) y 2×2 (75 × 85 mm), todos con el mismo espesor de 0.76 mm. La alimentación se realizó mediante divisores de potencia tipo Wilkinson. Estos  arreglos permitieron aumentar la ganancia a 5.1 dBi, 5.2 dBi y 5.8 dBi, y mejorar la relación axial, manteniendo eficiencias entre el 71% y el 78%. Los anchos de banda útiles obtenidos (ROE < 2, S₁₁ < -10 dB, relación axial <3 dB) fueron de 22 MHz, 39 MHz y 27 MHz. Las dimensiones compactas permiten su integración con la estructura y los subsistemas a bordo de un CubeSat: los arreglos 1×2 y 2×2 son compatibles con un formato de 1U, mientras que el 1×4 puede integrarse en un formato de 2U.