Diseño e implementación de un front-end de microondas para banda ultra ancha.
En esta tesis se realizó un estudio teórico y experimental en cuanto al modelado, diseño, fabricación y ensayo de una antena espiral logarítmica y su respectivo adaptador de impedancias para operar en la banda de frecuencias entre 1 y 10 GHz. Los principales requerimientos de diseño consistieron...
Guardado en:
| Autor principal: | |
|---|---|
| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2017
|
| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/633/1/1Morbidel.pdf |
| Aporte de: |
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I25-R131-633 |
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Instituto Balseiro |
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Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) |
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Microondas Fotónica Antenas Antennas Antenas [Frequency independent antenna Antenas independientes de la frecuencia Logarithmic spiral antenna Antena espiral logarítmica Caracteric parameters measurement Medición de parámetros característicos Link impulse response Respuesta al impulso de un enlace Ultrawideband Banda ultra ancha] |
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Microondas Fotónica Antenas Antennas Antenas [Frequency independent antenna Antenas independientes de la frecuencia Logarithmic spiral antenna Antena espiral logarítmica Caracteric parameters measurement Medición de parámetros característicos Link impulse response Respuesta al impulso de un enlace Ultrawideband Banda ultra ancha] Mordibel, Leonardo L. Diseño e implementación de un front-end de microondas para banda ultra ancha. |
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Microondas Fotónica Antenas Antennas Antenas [Frequency independent antenna Antenas independientes de la frecuencia Logarithmic spiral antenna Antena espiral logarítmica Caracteric parameters measurement Medición de parámetros característicos Link impulse response Respuesta al impulso de un enlace Ultrawideband Banda ultra ancha] |
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En esta tesis se realizó un estudio teórico y experimental en cuanto al modelado,
diseño, fabricación y ensayo de una antena espiral logarítmica y su respectivo adaptador
de impedancias para operar en la banda de frecuencias entre 1 y 10 GHz. Los
principales requerimientos de diseño consistieron en una impedancia de entrada de 50
y pérdida por retorno superior a 10 dB dentro del rango espectral fijado. El desempeño
establecido requirió además una ganancia superior a 3dBi, polarización circular con una
relación axial inferior a -3dB y un ancho de lóbulo principal de 80o aproximadamente.
En primera instancia se desarrolló un marco teórico donde se analizaron los pará-
metros principales que definen el desempeño de una antena, diagrama de radiación,
ganancia, adaptación, polarización, etc. Luego se realizó el estudio en particular de
las antenas independientes de la frecuencia donde se analizaron diferentes geometrías
y se determinó el tipo de antena que mejores características presentaba a las necesidades
planteadas. Una vez definida la geometría del elemento radiante se analizaron
sus características particulares y su principio de radiación, del cual se determinan las
ecuaciones de diseño.
En segundo lugar, se diseñó y simuló la antena propuesta. El análisis de los resultados
obtenidos y su comparación con las especificaciones, permitieron establecer una
modificación de los parámetros de diseño para mejorar su desempeño.
Debido a la estructura inherente de la antena, se necesitó el desarrollo de un adaptador
de impedancia, que también transforme un sistema balanceado en uno desbalanceado
(balun). Se llevó a cabo un análisis teórico, estableciendo los parámetros de
diseño, que permitieron obtener resultados satisfactorios a través de simulaciones electromagn
éticas.
Una vez que se definieron la antena y su red adaptadora de impedancia, se construyeron
ambos elementos y se realizaron diferentes mediciones para caracterizar el
sistema. Los resultados se compararon con las simulaciones, y se obtuvo una buena
concordancia.
Finalmente, se obtuvo la respuesta al impulso de un enlace que emplea dos cabezales
idénticos mediante la medición de parámetros S y técnicas de procesamiento, para
investigar el efecto de la dispersión del sistema sobre impulsos transmitidos / recibidos
de una señal de banda ultaancha. El análisis se realizó mediante el estudio de varios
parámetros que definen el enlace, tales como el retardo de grupo, la forma de pulso y
su factor de mérito |
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I25-R131-6332017-10-30T14:25:17Z Diseño e implementación de un front-end de microondas para banda ultra ancha. Desing and implementation of an ultra wideband microwave front-end. Mordibel, Leonardo L. Microondas Fotónica Antenas Antennas Antenas [Frequency independent antenna Antenas independientes de la frecuencia Logarithmic spiral antenna Antena espiral logarítmica Caracteric parameters measurement Medición de parámetros característicos Link impulse response Respuesta al impulso de un enlace Ultrawideband Banda ultra ancha] En esta tesis se realizó un estudio teórico y experimental en cuanto al modelado, diseño, fabricación y ensayo de una antena espiral logarítmica y su respectivo adaptador de impedancias para operar en la banda de frecuencias entre 1 y 10 GHz. Los principales requerimientos de diseño consistieron en una impedancia de entrada de 50 y pérdida por retorno superior a 10 dB dentro del rango espectral fijado. El desempeño establecido requirió además una ganancia superior a 3dBi, polarización circular con una relación axial inferior a -3dB y un ancho de lóbulo principal de 80o aproximadamente. En primera instancia se desarrolló un marco teórico donde se analizaron los pará- metros principales que definen el desempeño de una antena, diagrama de radiación, ganancia, adaptación, polarización, etc. Luego se realizó el estudio en particular de las antenas independientes de la frecuencia donde se analizaron diferentes geometrías y se determinó el tipo de antena que mejores características presentaba a las necesidades planteadas. Una vez definida la geometría del elemento radiante se analizaron sus características particulares y su principio de radiación, del cual se determinan las ecuaciones de diseño. En segundo lugar, se diseñó y simuló la antena propuesta. El análisis de los resultados obtenidos y su comparación con las especificaciones, permitieron establecer una modificación de los parámetros de diseño para mejorar su desempeño. Debido a la estructura inherente de la antena, se necesitó el desarrollo de un adaptador de impedancia, que también transforme un sistema balanceado en uno desbalanceado (balun). Se llevó a cabo un análisis teórico, estableciendo los parámetros de diseño, que permitieron obtener resultados satisfactorios a través de simulaciones electromagn éticas. Una vez que se definieron la antena y su red adaptadora de impedancia, se construyeron ambos elementos y se realizaron diferentes mediciones para caracterizar el sistema. Los resultados se compararon con las simulaciones, y se obtuvo una buena concordancia. Finalmente, se obtuvo la respuesta al impulso de un enlace que emplea dos cabezales idénticos mediante la medición de parámetros S y técnicas de procesamiento, para investigar el efecto de la dispersión del sistema sobre impulsos transmitidos / recibidos de una señal de banda ultaancha. El análisis se realizó mediante el estudio de varios parámetros que definen el enlace, tales como el retardo de grupo, la forma de pulso y su factor de mérito In this thesis, a theoretical and experimental study about modeling, design, fabrication and test of a logarithmic spiral antenna and its impedance matching network, able to operate in a frequency band of 1 GHz to 10 GHz, was developed. The main requirements of the antenna consisted in an input impedance of 50 and a return loss greater than 10 dB into the fixed spectral range. Within the required performance, a gain greater than 3dBi, circular polarization with an axial ratio lower than -3dB and half power beam width of approximately 80o was also established. As a first step a theoretical framework was developed, where the main parameters that define the antenna performance, such as radiation pattern, gain, impedance matching, polarization, were analized. Next, the study of frequency independent antennas was performed, where different geometries were analyzed and the type of antenna which best characteristics presented, according to the design requirements, was selected. Once the element geometry was defined, its particular characteristics and radiation principles were analyzed, from which the design equations were obtained. Secondly, the proposed antenna was designed and simulated. The análysis of the obtained results, and its comparison with the specifications, allowed to set a design parameter modication in order to improve the antenna performance. Due to the inherent structure of the antenna, it was needed the development of an impedance adapter, that also transforms a balanced system in an unbalanced one, or balun. A theoretical analisys was performed, establishing the design parameters, which yielded satisfactory results through electromagnetic simulations. Once the antenna and its impedance matching network were defined, both elements were built and different measurements were performed in order to characterize the system. The results were compared with the simulations, and well accordance was obtained. Finally, the impulse response of a link employing two identical front - ends was obtained via measurement of the S-parameters and processing techniques, to investigate the effect of system dispersion over transmited / received pulses of an ultrawideband signal. The analysis was made by means of the study of several parameters defining the link, such as group delay, pulse shape and the fidelity factor. 2017-06-21 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/633/1/1Morbidel.pdf es Mordibel, Leonardo L. (2017) Diseño e implementación de un front-end de microondas para banda ultra ancha. / Desing and implementation of an ultra wideband microwave front-end. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/633/ |