Control automático para antenas directivas

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Aplicación de los principios de la TCA al análisis del sistema de posicionamiento de antenas de radioenlace
Diego Fernando Carrera Moreno #1
#1 Profesional en formación, Universidad Técnica Particular de Loja
Loja, Ecuador
1dfcarrera@utpl.edu.ec

Resumen—En este trabajo se presentan los resultados de aplicar los postulados de la TCA al análisis del sistema de alineación de lazo cerradopara antenas direccionales, el cual opera en la banda de frecuencias de 2.4 GHz Wi-Fi, al cual se lo considera para soluciones de redes de banda ancha inalámbrica, fiables para aplicaciones comerciales y militares

Palabras claves— Fuerza contra electromotriz, TCA, PID

I. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO TECNOLÓGICO

Se pretende controlar automáticamente la posición angular (θ) de una antenadirectiva de acuerdo a una referencia dada por el nivel de potencia de la señal, actuando sobre la tensión de alimentación de un motor que mueve la antena a partir de un sistema reductor de velocidad que consta de dos engranajes.

Estos sistemas son aplicados en radioenlaces de estaciones militares, y en estaciones de monitoreo, en donde un operador tiene acceso a todos los elementos de configuracióny estadísticas necesarios para configurar y monitorear la operación de la radio, sin la necesidad de ir a los lugares donde se instalaron las antenas, y con la capacidad de fortalecer el enlace cuando existan precipitaciones atmosféricas [1].

A. Esquematización del sistema

El sistema esquematizado se presenta en la Fig. No. 1, dónde J y B son la inercia y la fricción de la antenarespectivamente; θ es la posición angular; θ1 la velocidad angular de la antena; N1 y N2 son el número de dientes de cada engranaje y Va es la tensión de alimentación del motor que se tomara como señal de control [2].

El sistema emplea una base para la antena para apoyar el peso de la misma, del cual se tiene un momento de inercia B muy pequeño y con la ayuda de los engranajes, reducirá lainterferencia al momento de alinear la antena.

El sistema de control obtiene información inmediata de la intensidad de la señal de radio, a través de un sensor electromagnético, para apuntar la antena fija, además el sistema se puede utilizar en modos de enlace punto a punto y punto-multipunto [1].

B. Ejemplo de referencia en gráficos

Fig. No. 1 Esquema del modelo de control de la antenadirectiva.

La Fig. No. 2, muestra el sistema de control conformado por cuatro bloques funcionales que se describe a continuación:

Fig. No. 2. Bloques Funcionales del sistema de control automático.
Elaboración del autor

Bloque de Set Point

La acción del set point se ejecutara a partir de un microcontrolador PIC. Este bloque establece que el sistema realiza un escaneo del nivel de señalen todo el rango de Azimuth permisible del sistema [1].

θ: Escaneo Azimut +/- 180º

Bloque comparador

Este bloque recibe los niveles de señal del sensor y la posición de la antena para establecer la posición a la que la señal es más robusta y se pueda establecer un radioenlace, así el sistema es capaz de corregir la posición angular de la antena [3].

Bloque Actuador

Este bloquecomprende el motor que cuando recibe una tención de alimentación proporcionada por el bloque comparador, realiza el desplazamiento angular de la antena con una velocidad constante [2].

Bloque sensor

Está comprendido por un sensor de campo que reconoce la señal del emisor, un circuito amplificador y acondicionador de la señal, con esto se obtendrá el nivel de potencia de la señalindependiente de la frecuencia de la señal de radio, y entregara a la salida una señal proporcional a la potencia de recepción (Prx) [3].

El sensor será ubicado en la el punto focal de la antena, asi se podrá medir la potencia de la señal de radio en función de la posición angular de la antena.

II. MODELO MATEMÁTICO

Se procede a la obtención de un modelo lineal del sistema, que como se ha...
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