En el presente proyecto de tesis se implementa un módulo de prueba para las mediciones de apantallamiento electromagnético dentro de un laboratorio y se evalúa el material apantallador con mayor efectividad por medio de este módulo de pruebas. Además, se describe el diseño y construcción de antenas omnidireccionales y direccionales para la frecuencia de 3.5 GHz requeridos para los ensayos. En el primer capítulo se describe el concepto de apantallamiento y blindaje así como los materiales que se utilizan para realizar ello. También se muestra una lista de las empresas que efectúan el apantallamiento de recintos y equipos electrónicos. / Tesis

Ingeniero Civil Eléctrico / Los metamateriales han revolucionado la forma de diseñar antenas, principalmente por lograr propiedades difíciles de obtener por técnicas tradicionales. El presente trabajo muestra el diseño, fabricación y caracterización de tres antenas de microcinta operando en la banda de 2.4 GHz para explorar el efecto de estructuras de metamateriales, en busca de un mejor desempeño en términos de ancho de banda, eficiencia de radiación y ganancia. La metodología utilizada comprende el diseño por software de análisis electromagnético, manufactura con técnicas de impresión de circuitos utilizando FR4, un insumo de propósito general, y el despliegue de un montaje experimental para la medición de pérdidas por retorno (S11) y patrones de radiación. Se han realizado experimentos de caracterización del parámetro S11 entre 1 GHz y 10 GHz, y seis cortes del patrón de radiación por antena, para 3 puntos de frecuencia, en co-polarización y polarización cruzada en cada uno. Las tres antenas construidas han mostrado anchos de banda excepcionales, del 49 %, 107 % y 29 %, eficiencias superiores al 75 % y ganancias totales sobre 3 dB. Se ha comparado el desempeño de cada una, utilizando figuras de mérito tales como: tamaño del haz de media potencia, eficiencia, ancho de banda, nivel de polarización cruzada, tamaño eléctrico y ganancia máxima. Asimismo, los dispositivos presentados pueden ser utilizados en variadas aplicaciones de la banda de 2.4 GHz. En particular, enlaces de gran alcance, comunicación multibanda e integración en sistemas compactos.

Ingeniero Civil Eléctrico / La síntesis de haces resuelve el problema de generar patrones de radiación más complejos que los que se puede generar con antenas individuales o arreglos de estas. Para ello se manipula la fase y la amplitud de la alimentación de cada elemento del arreglo, lo que permite focalizar la emisión o recepción de la potencia en ciertos lugares del espacio. Tanto en radioastronomía, como en las telecomunicaciones, esta tecnología da la posibilidad de observar el espacio de manera selectiva y/o en múltiples direcciones de manera simultanea, lo cual permite disminuir tiempos de barrido (para el caso de radiotelescopios) o descongestionar canales creando enlaces directivos. Este trabajo presenta la implementación de un sintetizador digital de múltiples haces, utilizando un arreglo planar de de 4x4 antenas tipo parche, capaz de generar tres patrones patrones directivos, cuyo procesamiento se realiza íntegramente en una FPGA (Field Programmable Gate Array). El arreglo está sintonizado para operar en 5.81 GHz, con un ancho de banda de 40 MHz. La señal es convertida a banda base por un conjunto de tarjetas de electrónica analógica. Se han realizado dos pruebas experimentales para verificar el funcionamiento del sistema: una emulando condiciones ideales de excitación, de modo de eliminar interferencias ajenas al experimento, y otra situando el arreglo en un extremo de una habitación vacía, siendo iluminado por una fuente puntual en el otro extremo. Los resultados permiten concluir que la síntesis de haces es satisfactoria, generando haces cuyo lóbulo principal es de 20º de ancho, con la capacidad rotar la dirección en que apuntan en todo el hemisferio visible del arreglo.

Radioteleskope sind verschiedenartigen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Dadurch hervorgerufene Verformungen der Reflektoroberfläche verändern deren geometrischen Eigenschaften und können die ursprüngliche Position und Form des Brennpunkts verändern. Eine Abweichung dieses Brennpunkt von der Lage der Primärantenne beeinflusst die Leistungsfähigkeit des Teleskops. Die vorliegende Arbeit zeigt eine Methode zur theoretischen Abschätzung der Verformung durch das Eigengewicht des Reflektors des INRAS RT–20. Jene nach der Idee des homologen Designs von Hoerners konstruierten Teleskopen weisen eine Stützstruktur auf, die die Reflektorfläche unabhängig vom Elevationswinkel in einer der ursprünglichen Form ähnlichen Gestalt halten. Somit kann die Verformung durch das Nachführen der Primärantenne ausgeglichen werden. Grundlage der Untersuchung ist ein vorhandenes Strukturmodell des RT–20–Teleskops. Zusammen mit den zugehörigen Geometriedaten und Materialparameten wird ein Finite-Element-Modell erstellt. Für dieses wird ein Belastungsfall mit dem Eigengewicht für verschiedene Elevationswinkel simuliert. Um die deformierte Reflektorfläche mathematisch zubeschreiben und den passenden Brennpunkt zu bestimmen wird eine parametrisierte Form eines Best-Fit-Paraboloids erörtert. Für die Ermittlung der Parameter werden drei Optimierungsalgorithmen in Matlab ausgeführt und miteinander verglichen. Daraus wird die Verschiebung des Brennpunkts (Defokussierung) ermittelt und der Bedarf einer Korrekturbewegung für die Primärantenne abgeschätzt. In einem Entwurfsprozess werden nach den Ideen der VDI2221–Norm technische Prinzipe für ein Aktuierungssystem entwickelt und bezüglich ausgewählter Kriterien gegeneinander abgewogen. Als Resultat dieses Bewertungsprozesses wird eines der Prinzipe erwählt und spezifiziert. Für die spätere Umsetzung werden Komponenten vorgeschlagen, Bauteile vorbereitend konstruiert und in einer CAD–Software zu einer funktionierenden Baugruppe zusammengefügt. / Radio telescopes are exposed to various environmental conditions. These can produce deformations of the reflector surface that will have impact on its paraboloidal characteristics determining the position and shape of the focal point. A misalignment between the reflector focal point and the radiation–receiving primary antenna influences the performance of the telescope. The actual work presents a method to estimate theoretically the dead–weight induced deformation of the reflector surface for the INRAS PUCP RT–20 radio telescope. Such homologous designed telescopes consist of a backing structure supporting the reflector surface to retain a shape familiar to the original one and independent of the elevation angle. So it is possible to compensate the deformation by the adjustment of the primary antenna. The analysis of the deformation is done for an existing structural model of the RT–20. This model is meshed with the corresponding geometrical and material properties. In a finite–element software the load situation due to the telescope’s dead weight is simulated for different elevation angles. To describe the deformed reflector surface in a mathematical way an expression for a parametrized best-fitting paraboloid is derived. To determine the fit-parameters for the discrete point set, three optimization algorithms are executed in Matlab and their results compared. Based on this, the need of a re-alignment of the primary antenna is demonstrated. Thereupon a design process for an actuation system intended for the corrective movement is performed, following the ideas of the VDI2221–norm. Several mechanical concepts are presented and evaluated in relation to their suitability for the main needs. Based on this assessment, a parallel–kinematic mechanism is chosen as the most convenient concept. This is examined in more detail, including a deviation for the inverse kinematics. For this concept, a preliminary selection of specific components is done and assembled in a CAD–prototype. / Tesis

En el presente proyecto de tesis se implementa un módulo de prueba para las mediciones de apantallamiento electromagnético dentro de un laboratorio y se evalúa el material apantallador con mayor efectividad por medio de este módulo de pruebas. Además, se describe el diseño y construcción de antenas omnidireccionales y direccionales para la frecuencia de 3.5 GHz requeridos para los ensayos. En el primer capítulo se describe el concepto de apantallamiento y blindaje así como los materiales que se utilizan para realizar ello. También se muestra una lista de las empresas que efectúan el apantallamiento de recintos y equipos electrónicos.

En la actualidad hay más transmisiones de señales en el aire, causando una gran contaminación en el espacio radioeléctrico y exigiendo mejoras en los equipos usados para evitar la interferencia, lo cual resulta en una óptima transmisión y recepción de las señales. El uso de antenas reflectoras ha aumentado por tener características adecuadas para los propósitos indicados, esto es dado que ellas poseen la capacidad de concentrar la señal que transmiten en un área específica, logrando una disminución en la probabilidad de interferencia. Sin embargo, su gran tamaño representa una desventaja, por lo que se ha hecho necesaria la búsqueda de nuevas alternativas. En esesentido, el objetivo de esta tesis es diseñar una antena bocina, altamente directiva, la cual usa un lente compuesto por un elemento metamaterial para este propósito. El diseño del lente pasa por determinar las propiedades físicas y eléctricas de dicha estructura metamaterial, la cual debe presentar un índice de refracción gradiente variable según la posición y está compuesta de celdas cuyas dimensiones son definidas para una determinada frecuencia. Con este propósito, se utilizó el software de simulación electromagnética CST Studio Suite, específicamente el módulo CST Microwave Studio. Los resultados de las simulaciones son comparados con un diseño adicional de una antena con lente dieléctrico; es decir, un lente tradicional. Luego de realizar el análisis, se obtuvo como conclusión principal que el diseño no logra grandes mejoras respecto a la antena sin lente en la frecuencia de 5.8 GHz debido a las pérdidas por reflexión causadas por el desacoplamiento de impedancias en las interfaces aire-lente.

El presente proyecto de tesis consiste en investigar, diseñar y desarrollar arreglos de antenas planares utilizando elementos quasi Yagis que permita incrementar el ancho de banda y ganancia de las mismas, sintonizados a la frecuencia de 2.4 GHz. Esto con la finalidad de que puedan ser aplicadas a la tecnología beamforming. En el primer capítulo, muestra el estado del arte, en el cual se describe el guidline para poder desenvolver un proyecto de antenas. También se desarrolla el concepto de antenas microcinta, con sus diversas técnicas de alimentación. Asimismo, el tipo substrato que se utilizan en este tipo de antenas planares. En el segundo capítulo, se revisa la teoría de antenas para banda ancha, específicamente la antena Yagi Uda en su configuración no plana y plana, llamada quasi Yagi. Además, se define el diagrama de flujo para poder dimensionar el proyecto de la antena quasi Yagi. El tercer capítulo, está relacionado con el estudio de arreglos de antenas conformados por elementos quasi Yagis. Del mismo modo, se revisa conceptos teóricos de antenas inteligentes y de la tecnología beamforming. En el cuarto y último capítulo se realiza la medición del substrato a utilizarse. Asimismo, se presenta el estudio de la variación geométrica del driver, directores en configuraciones distintas y arreglos. Finalmente se realiza las simulaciones, mediciones e implementaciones de los prototipos desarrollados en la presente tesis. Por último, se presentan las conclusiones a las que se llegaron después de culminar el presente trabajo.

En la Tesis presentada, nos enfocamos en la implementación de topologías de tags RFID con el uso de un sustrato de papel para obtener dispositivos fáciles de fabricar, flexibles y de bajo coste. Para un mejor entendimiento del proyecto, el trabajo realizado se divide en cinco capítulos, los cuales son detallados a continuación: i) En el Capítulo 1 se realiza una introducción a la situación actual de los sistemas de RFID, características, ventajas y aplicaciones. ii) En el Capítulo 2 se explica el Estado del Arte de los arrays de antenas retrodirectivas. Además, se explican los principales elementos de los tags RFID. iii) En el Capítulo 3 se detalla la primera estructura, la cuál consiste en una configuración de dipolo con un anillo inductivo que garantiza la adaptación de impedancia deseada entre los resonadores y el chip RFID. iv) En el Capítulo 4 se propone un array de dos dipolos en una configuración retro-directiva. v) En el Capítulo 5 se desarrollan las conclusiones generales y se explica las líneas futuras del proyecto.

El presente trabajo tiene como finalidad buscar un método que permita localizar las antenas de una compañía telefónica nueva en toda una ciudad, de manera óptima, minimizando los costos. Se sabe que en la actualidad, dichas antenas son colocadas secuencialmente, una después de otra, dependiendo de la necesidad e incremento de cobertura de un operador móvil, sin tomar en cuenta el sistema como conjunto. Se comenzó con un marco teórico del sistema de comunicaciones móviles como las características de las antenas, clasificaciones y aplicaciones. Luego, se vieron varios modelos de programación lineal que pueden ser posibles formas de resolver el problema, también se revisó programación entera y programación por metas. Después, se hizo un análisis del mercado de celulares en el Perú para tener un contexto más claro de la cantidad actual de equipos y se hizo una proyección de la demanda de celulares para el 2010. Posteriormente, se procedió a investigar los costos de implementar el sistema, tanto de las antenas, como de las torres de telecomunicación y de la colocación de las mismas. Seguidamente, se realizó el planteamiento del modelo. Para ello, se trazaron círculos en todo el plano que representan zonas de la población, dichos círculos estarán lo más cerca posible entre ellos para abarcar todo el territorio. Luego, se trazaron puntos que representarán posibles ubicaciones de antenas. Se probó con tres distintos alcances de antenas: 500 metros, 750 metros y 1000 metros de diámetro. Cada punto cubre, dependiendo del tipo de antena, cierto número de círculos zonales, esto se utilizó para realizar el modelo. Se usó un modelo de programación lineal entera, en particular del tipo binario, donde las variables son la decisión de usar o no la antena de cada tipo en cada uno de los puntos trazados. Solamente se puede elegir un tipo de antena para cada punto y todos los círculos deben estar cubiertos por al menos una antena. Se minimizó el costo total de esta operación, tomando en cuenta los costos variables que implicaron colocar una antena de cierto alcance, luego se le agregó el costo fijo para obtener el costo total mínimo. Se realizó una prueba piloto en el distrito de La Punta y parte de Callao Cercado. Se obtuvo como resultado que dos antenas cubrían la zona con el máximo alcance, demostrando que el modelo funcionaba. Luego, se llevó el modelo a toda la provincia del Callao. La solución fue 49 antenas empleadas en total, con un costo mínimo total de 19.505.715 dólares.

El ser humano desde siempre ha tenido la necesidad innata de comunicarse en cualquier lugar y en cualquier momento. Esto ha impulsado un desarrollo asombroso en el área de las telecomunicaciones y especialmente en los últimos 30 años, en los cuales se han logrado tales avances en esta área de la ingeniería que a esta etapa de la historia de la humanidad se le ha denominado como la “era de las comunicaciones”. Hace más de un siglo que Hertz demostró la posibilidad de enviar ondas electromagnéticas de un punto al otro vía inalámbrica. Menos de una década después, Marconi puso en marcha la primera comunicación transatlántica dando origen al negocio de las telecomunicaciones [1]. En los últimos treinta años, gracias al avance de los computadores y al perfeccionamiento de las técnicas numéricas se han producido mejoras significativas en los parámetros de desempeño de las antenas, debido a que se han podido implementar dichos métodos para estructuras muy complejas. En la actualidad existen diversos programas de análisis de antenas basados en estos métodos, los cuales han contribuido al avance de las telecomunicaciones [1]. En el presente trabajo de investigación se expone los fundamentos electromagnéticos aplicados a antenas y su implementación computacional; posteriormente se explicara los fundamentos teóricos de optimización teniendo como técnica principal a los algoritmos genéticos. A partir de esto se propone un diseño para la solución óptima de desempeño para antenas Yagi. El desarrollo del diseño del sistema de optimización se expone en 4 capítulos. En el primero, se aborda la teoría de antenas; en el segundo, se expone a los algoritmos genéticos; en el tercero, se explica el diseño de optimización y sus restricciones; finalmente, en el cuarto, se realizan las pruebas de simulación para demostrar el funcionamiento adecuado y esperado.