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Monopolos cargados capacitivamente para comunicaciones UWB

Autor: Albert Valiente López Directores: Pavel Miskovsky, José M. González Arbesú Fecha: 16 de Febrero de 2010

EPSC - 16/02/2010

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Índice
Introducción y objetivos Definición del escenario

Estrategia de optimización
Desarrollo de las simulaciones y resultados

Fabricación y medidas
Conclusiones Líneas futurasEPSC - 16/02/2010

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Introducción y objetivos (I)
La tecnología Ultra Wideband (UWB)
Transmisión de pulsos cortos Energía relativamente pequeña Gran ancho de banda
[Nikookar09]
[Nikookar09]

Pueden interferirse mutuamente.
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Introducción y objetivos (II)
El FCC como organismo regulador.
Identifica como señales UWB si:
[Nikookar09] [UWB09]

BW > 500MHz FBW> 20% Aplica máscaras limitadoras

•Para el espacio europeo, se encarga el ECC .
Se trata de señales UWB cuando: BW > 50MHz

Máscaras más estrictas y mecanismo
de detección y protección (DAA)

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Introducción y objetivos (III)
La antena es uno de los elementos más importantes del sistema UWB.
Transmisión de pulsos con mínima distorsión y mínimo retardoCaracterísticas propias invariables en todo el ancho de banda Conexión sin pérdidas con el generador de pulsos

Punto de partida del proyecto.
Objetivos:
Analizar diseños de monopolos cargados capacitivamente mediante los parámetros propios más determinantes Conseguir una solución que comporte mínima distorsión, mínimas pérdidas y máxima

eficiencia para el rango frecuencial de estudio
Llevar a cabola fabricación y la toma de medidas pertinente para comparar los

resultados con los valores simulados

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Definición del escenario
En un estudio previo, se ha adaptado el monopolo para comunicación UWB.
Se ha discretizado mediante segmentos cargados con resistencias
No obstante, se reduce visiblemente la eficiencia de radiación

En este proyecto, se intentaincrementar la eficiencia sin variar la
distorsión, sustituyendo resistencias por condensadores.
Estos elementos pueden calcularse en condiciones idénticas

!Para cargar los 17 segmentos con carga capacitiva, mediante un set comercial de 100

condensadores, se deberían simular 1034 casos por separado.
Una simulación tarda unos 24 segundos, todo el conjunto se realizaría en 7 1027 añosNecesidad de un proceso de optimización.
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Estrategia de optimización (I)
El algoritmo Particle Swarm Optimization (PSO) es una técnica computacional

evolutiva, basada en el movimiento e inteligencia de enjambres (swarms).
Considerada una herramienta efectiva para optimizar problemas multidimensionales

Ejemplo:
Cada miembro en lugar y velocidad aleatorios, recuerdamejores emplazamientos y conoce mejores posiciones de los otros
Tiene 2 opciones, acelera según la combinación de ambas direcciones alterando su trayectoria

En ese recorrido, puede variar de nuevo su dirección por otras mejores posiciones

El reconocimiento continuo permite una evolución rápida hacía la solución.
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[Robinson04]

Estrategia de optimización (II)
Estealgoritmo debe implementarse computacionalmente.
Matlab: entorno de desarrollo de la aplicación, cálculos numéricos, presentación de
resultados y soporte para NEC NEC: cálculos electromagnéticos (corrientes, campos, impedancias)

Partículas = 40, Iteraciones = 70

NEC

[Robinson04]

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Estrategia de optimización (III)
La función de coste.
El baremo que mide lacalidad de la distribución capacitiva
Expresión formada por la combinación de los parámetros propios

Coste  w1   w2  Ereflejada  w3  SAF

La eficiencia de radiación.

(  en BW)

La energía reflejada.

Spatially Averaged Fidelity.

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Estrategia de optimización (IV)
El espacio de exploración.
Zona, formada por 2 variables a optimizar, en la que...
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