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Diseo Y Caracterizacin De Una Antena Plana Conformada Para Recepcin De TdtE. Borja, C.Yugcha, J. Len

Escuela de Ingeniera Electrnica,

Telecommunicaciones y Redes

Escuela Superior Politcnica de Chimborazo Chimborazo,

Riobamba 593 (03) 2 998-200 Email: edirobc@gmail.com

(ResumenEn el presente documento se describe el procedimiento seguido para disear una antena de tipo monopolo plano conformado con el fin de recibir Televisin Digital Terrestre (TDT). El proyecto se ha llevado a cabo en la Universidad Politcnica Superior de Chimborazo (ESPOCH). El margen de frecuencias en que trabaja esta antena de referencia en la banda de UHF se extiende de 470MHz a 780MHz.I. introduccinEn la actualidad la recepcin de seales de TDT es llevada a cabo por las antenas Yagis y sus derivadas con el gran impacto visual que suponen en las grandes ciudades, asimismo el rango de frecuencias en el que trabajan es mayor al requerido a da de hoy. El proyecto propuesto expone un nuevo modelo de antena con el objetivo de que en un futuro cercano reemplacen las existentes Yagis, ofreciendo un diseo ms pequeo, compacto, barato y al mismo tiempo estticamente ms agradable a la vista. La antena presentada se disea de forma emprica con el programa de simulacin electromagntica en 3 dimensionesCST Microwave studio.

El programa de simulacin empleado es el CST MICROWADE STUDIO de la empresa CST (Computer Simulation Technology). El CST es una herramienta especializada en simulacin electromagntica en 3 dimensiones de componentes de alta frecuencia, emplea un mtodo de anlisis de tipo onda completa, concretamente el Mtodo de las Diferencias Finitas en el dominio del Tiempo (FDTD).

Conseguir el diseo final ha consistido en probar metalizaciones y sustratos de distinto grosor y forma, con la finalidad de obtener una adaptacin ptima y unas propiedades de radiacin adecuadas. Se ha tomado como referencia una antena diseada en un proyecto finalizado hace unos aos con el fin de modificar sus caractersticas para conseguir una buena adaptacin en el ancho de banda que nos interesa. Con el objetivo cumplido el siguiente paso ha sido conformar la antena sobre un sustrato cilndrico que representa una tubera de PVC.2 PROCEDIMIENTO DE DISEOEn este proyecto trabajamos con el simulador electromagntico comercial CST Microwave Studio. Empleando la herramienta de dibujo tipo CAD de que dispone este programa, haremos los diferentes diseos y simularemos los resultados de los mismos. Hay que tener en cuenta que el tamao de la antena influir en la banda de recepcin, como se ha comentado anteriormente nos interesa que la banda comprenda las frecuencias entre 470 a 780 MHz. Adems la estructura debe presentar pequeas dimensiones para ser lo menos visible posible y poder ser conformada con facilidad sobre las tuberas de PVC disponibles en el mercado.

Fig.1 (a) Parte frontal del monopolo plano; (b) Parte trasera del monopolo planoModificando diferentes parmetros de la antena como la longitud de la lnea de transmisin, el ancho del elemento radiante, o el grosor de la metalizacin, hemos logrado el diseo ms ptimo para nuestros intereses. Las dimensiones de este diseo optimizado son 250x160, mientras que el ancho del elemento radiante pentagonal es de 154 mm. La anchura de la lnea de transmisin se 2.7 mm y su longitud es de 121mm. La base del elemento radiante es de 3 mm, como se muestra en la Fig. 1, este es el punto de unin con la lnea microstrip, que es un poco ms fina. El plano de masa ubicado en la cara inferior sobrepasa en 1 mm la base del elemento radiante, es decir, presenta una longitud 122 mm. De esta manera se consigue evitar cambios bruscos en la corriente en el punto de conexin de la lnea de transmisin con el elemento radiante.

2.2 COEFICIENTE DE REFLEXION

Fig.2 Parmetro S11La Fig. 2 muestra el coeficiente de reflexin a la entrada de la antena para esta nueva configuracin. Como se observa, la antena est adaptada de 470 a 790 MHz que es lo que nos interesa despus de realizar tantos ajustes. El siguiente es conocer el diagrama de radiacin de esta nueva configuracin para ver su comportamiento radiante. Puesto que se trata de un monopolo plano es de suponer que radiar en todas las direcciones, presentando comportamiento omnidireccional.2.3 GANANCIA DE LA ANTENA

Para ver la Ganancia de la antena se define un monitor de campo lejano en tres frecuencias distintas: 475, 650 y 760 MHz y se repite la simulacin obteniendo un diagrama de radiacin en 3 dimensiones que nos indica que la antena radia por igual en todas direcciones del plano del substrato hacia arriba y hacia abajo, tambin se puede realizar un corte en el plano que se desee y ver el diagrama en polar en 2 dimensiones. Es lo que obtendremos a continuacin. Hay que tener en cuenta que se considera que la antena est en el plano XY como se aprecia en la Fig.3

Fig.3 La antena se encuentra en el plano XY2.4 DIAGRAMAS DE IRRADACION

Fig.4 Planos: XY, XZ, YZ a 475 MHz

Fig.5 Planos: XY, XZ, YZ a 650 MHzFIG.5 Planos: XY, XZ, YZ a 760 MHzVentajas La transmisin se realiza en tiempo real siendo adecuado para la comunicacin de voz y video.

Acaparamiento de recursos. Los nodos que intervienes e la comunicacin disponen en exclusiva del circuito establecido mientras dura la sesin.

No hay contencin. Una vez que se ha establecido el circuito las partes pueden comunicarse a la mxima velocidad que permita el medio, sin compartir el ancho de Banda ni el tiempo de uso.

El circuito es fijo: Dado que se dedica un circuito fsico especficamente para esa sesin de comunicacin, una vez establecido el circuito no hay prdidas de tiempo calculado y tomando decisiones de encaminamiento en los nodos intermedios. [4] Simplicidad en la gestin de los nodos intermedios.

Desventajas

Retraso en el inicio de la comunicacin

Acaparamiento (Bloqueo)de recursos

El circuito es fijo

Poco tolerante a fallos: si un nodo intermedio falla todo circuito se viene abajo.

3 CONCLUSIONES

Las conmutaciones por circuito utilizan conceptos de conmutacin a nivel fsico del modelo OSI para encaminar adecuadamente las llamadas.

Utilizan las tcnicas de multiplicacin para enviar varias conversaciones a travs de las troncales.Bibliografa[1] http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/774/3/Capitulo1.pdf[2] http://www.dednet.net/institucion/itba/cursos/000183/demo/unidad01/conmutaciondecircuitos.htm[3] http://www4.ujaen.es/~mdmolina/rrcc/Tema6.pdf[4] http://es.slideshare.net/jarvey4/conmutacion-de-circuitos-y-paquetes[5] http://www4.ujaen.es/~mdmolina/rrcc/Tema6.pdfIntegrantes: Jefferson Isa Norma Mendoza