Medición con un sistema de posicionamiento para caracterizar un dipolo en la banda de frecuencia de 700mhz

Abstract

RESUMEN: Las telecomunicaciones se logran con el envío y la recepción de ondas electromagnéticas y las antenas son las principales fuentes para la transmisión de estas ondas. La caracterización consiste en obtener las características de una antena entre ellas su patrón de radiación el cual describe cómo la antena está enviando las señales electromagnéticas alrededor de su entorno. Para caracterizar es necesario medir y para medir es necesario tener un aparato de medición, los aparatos de medición utilizados en la caracterización son: un analizador de redes vectoriales y un sistema de posicionamiento. En el presente trabajo se elabora un sistema de posicionamiento que ayuda a obtener las mediciones necesarias. Siempre que se mide se debe tener una referencia, por ejemplo, el metro fue definido en un inicio como la diezmillonésima parte de la distancia que hay entre el Polo Norte hasta el Ecuador, el metro tenía como referencia la distancia que hay entre estos dos puntos de la Tierra. Para caracterizar se hace algo muy parecido, primero se debe tener una referencia, esta referencia se obtiene colocando dos antenas paralelas entre sí, a partir de este momento se hace la primera medición, obteniendo la ganancia entre ambas antenas, es decir, la cantidad de energía que se transmiten entre ellas. Después de obtener la referencia se comienza a girar en su propio eje una de las dos antenas un ángulo exacto, el sistema de posicionamiento elaborado aquí sirve para mover la antena los ángulos deseados. En cada giro de la antena se tiene que hacer una medición nueva de la ganancia entre ambas antenas. En total se deben girar 360° llegando hasta donde se hizo la primera medición. En cada medición se obtiene el parámetro de dispersión S21 también conocido como coeficiente de transmisión, el cual nos indica la cantidad de energía transmitida entre una antena y otra. Con la ayuda del parámetro S21 es posible encontrar el patrón de radiación de una antena, en el trabajo se muestra la manera en que se determina el patrón de radiación y se describe el sistema de posicionamiento utilizado. El trabajo contiene una justificación en donde se mencionan los motivos que conllevan a él, el objetivo general y los específicos, también consta de 6 capítulos. El primero se compone por la introducción, objetivos, justificación e hipótesis. Para cumplir los objetivos propuestos de la tesis se presenta el siguiente desarrollo: Capítulo 2 Se compone por los antecedentes históricos y el marco teórico. Capítulo 3 Se desarrolla un posicionador de antenas con una interfaz gráfica en LabVIEW junto con Arduino. El posicionador se elabora con un motor Nema17 que tiene la libertad de dar pasos cada 1. 8º y un driver que tiene la opción de dividir los 1. 8º en micro pasos. Con la interfaz gráfica se controla desde una PC la velocidad, el sentido y los ángulos de giro. En el capítulo se explica todo el sistema, es decir, el motor, el driver tb6600, Arduino y la interfaz gráfica. Capítulo 4 Se hacen los cálculos para construir un dipolo 𝜆/4 de 750[MHz] y se realiza la simulación de la antena en el software HFSS para obtener el parámetro S11, conocer su frecuencia de resonancia y conocer su patrón de radiación También este capítulo abarca la construcción de 2 dipolos que se utilizan para las mediciones y caracterización. Capítulo 4 y 6 Aquí se habla del analizador de redes vectoriales NanoVNA-F, se explican algunas de sus características y la forma de calibrarlo. El capítulo abarca el tema del software del VNA y las gráficas que se pueden obtener con él. Los archivos de las mediciones que genera el software tienen extensión S2P, que son mejor conocidos como archivos touchstone, se explica lo que contienen estos archivos y como se leen. Se describen las mediciones obtenidas del parámetro S11 y S21 generados con el posicionador de antenas en diferentes ángulos, se explica cuáles son los ángulos más importantes para considerar y como se fueron guardando los datos en archivos touchstone en el intervalo de 0º a 360º. Posteriormente se generar un patrón de radiación con un programa en Python utilizando las mediciones guardadas.