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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN

PROYECTO FIN DE GRADO

TÍTULO: ACONDICIONAMIENTO DE UNA CÁMARA ANECOICA PARA

MEDIDAS DE RADIOFRECUENCIA Y CEM

AUTOR: DAVID ALONSO SÁEZ

TITULACIÓN: GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN

TUTOR (o Director en su caso): CÉSAR BRISO RODRÍGUEZ

DEPARTAMENTO: DEPARTAMENTO DE TEORÍA DE LA SEÑAL Y COMUNICACIONES

VºBº

Miembros del Tribunal Calificador: PRESIDENTE: FRANCISCO JAVIER JIMÉNEZ MARTÍNEZ VOCAL: CÉSAR BRISO RODRÍGUEZ SECRETARIO: FLORENTINO JIMÉNEZ MUÑOZ Fecha de lectura: 29 de septiembre de 2015

Calificación:

El Secretario,

Universidad Politecnica de MadridEscuela Tecnica Superior de Ingenierıa

y Sistemas de Telecomunicacion

PROYECTO FIN DE GRADO

Acondicionamiento de una camaraanecoica para medidas de

radiofrecuencia y CEM

David Alonso Saez

Julio de 2015

Agradecimientos

Quisiera dedicar este trabajo a todas aquellas personas que me han apoyado durante to-dos estos anos. Este no ha sido un camino facil.

En primer lugar a mis padres, siempre han sido un apoyo incondicional y me han anima-do a cumplir mis suenos. A mi hermana, mis tıos, primos y abuelos, porque siempre me hanalentado para que siguiera en el camino hacia el conocimiento.

A mi tutor, Cesar Briso, por haberme dado la oportunidad de realizar este proyecto, conel cual he asentado conceptos tratados durante estos anos de clases.

A los companeros del Grupo de Radiocomunicaciones, porque ellos me propusieron elproyecto y me ayudaron a llevarlo hacia delante. Jean, Carlos, Sergio, Drasko, gracias porvuestra colaboracion.

A los companeros y amigos de clase que he hecho durante la carrera. Samy, Jorge, Ruben,Noguerales... Hemos pasado muy buenos momentos y nos hemos ayudado siempre que he-mos podido durante el desarrollo de la misma.

A mis companeros de administracion y servicios. Nos lo hemos pasado muy bien en nues-tros distendidos almuerzos. En especial a Nieves, porque siempre has estado cuando te henecesitado y a Ramon por su soporte informatico.

Por ultimo, a todos los profesores que he tenido y a la Escuela por haberme facilitadolos medios, mediante los cuales he ido adquiriendo mas conocimientos y capacidades de lasque partıa.

A todos: Gracias

Ser consciente de la propia ignorancia,es un gran paso hacia el saber.

–Benjamin Disraeli–.

Resumen

El objetivo de este proyecto es la instalacion del equipamiento necesario y el desarrollode una ampliacion informatica para facilitar las medidas de radiofrecuencia en una camaraanecoica. Dichas medidas se llevaran a cabo en la nueva camara anecoica de la ETSIST.

Con este planteamiento se escogieron y montaron algunos equipos que la instalacion cons-truida no disponıa y se llevo a cabo la puesta en marcha de los mismos. Posteriormente sediseno y desarrollo el programa informatico que controlaba los equipos instalados y se en-cargaba de todo el proceso de medida.

De entre todas las opciones posibles, se escogio la plataforma LabVIEW para desarrollarel programa. Este entorno facilitaba enormemente la comunicacion con los equipos a travesde GPIB y permitıa disenar un programa de forma rapida. Ademas, se simplifico la interfazde usuario, desarrollandola de forma intuitiva, para que cualquier persona pudiera manejarel programa sin tener que realizar un estudio previo de su funcionamiento.

Una vez construida la aplicacion se probo el sistema y se realizaron medidas de diferentesantenas disenadas para otros proyectos docentes y de investigacion.

VII

Abstract

The goal of this project is to install the necessary equipment and the development ofa software to facilitate measurements in an anechoic RF camera. These measures will becarried out in the ETSIST anechoic chamber.

With this approach were chosen and set up some devices that the built facility did nothave and the implementation of them was held. Later, the control software was designedand developed to command the installed equipment and it was responsible for the entiremeasurement process.

Of all the possible options, LabVIEW platform was chosen to develop the program. Thisenvironment greatly facilitated communication with computers through GPIB bus and it allo-wed to design a program quickly. In addition, the user interface was simplify, developingintuitive so that anyone could use the program without having to make a preliminary studyof its operation.

Once the application was built the system was tested and several measurements of differentantennas designed for other educational and research projects were carried out.

IX

Indice general

Indice de figuras XIII

Indice de tablas XV

Lista de Abreviaturas XVII

1. Descripcion del proyecto 11.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3. Desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.4. Organizacion del documento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2. Introduccion a la medida en camara anecoica 72.1. Medida en camaras anecoicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.2. Programas de medida de antenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3. Camara anecoica de la ETSIST 133.1. Caracterısticas de la camara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.1.1. Estructura y dimensiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.1.2. Material absorbente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.2. Equipos instalados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.2.1. Trıpode para antena de medida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.2.2. Mesa giratoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.2.3. Controlador ETS Lindgren 2090 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.2.4. Analizador de redes vectorial HP 8720 . . . . . . . . . . . . . . . 203.2.5. Camara IP infrarroja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4. Programa desarrollado 234.1. Planteamiento del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.2. Herramienta de programacion LabVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274.3. Implementacion del programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4.3.1. Menu principal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.3.2. Menu Initialize Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.3.3. Menu Turntable Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.3.4. Menu Network analyzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.3.5. Menu Antenna Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.3.6. Menu Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5. Pruebas del sistema y medidas 39

XI

5.1. Pruebas del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415.2. Medidas de antenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

5.2.1. Antenas fractales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415.2.1.1. Antena fractal Cantor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415.2.1.2. Antena fractal Sierpinski . . . . . . . . . . . . . . . . . 445.2.1.3. Antena fractal Tsquare . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

5.2.2. Antena UWB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

6. Conclusiones y trabajos futuros 536.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556.2. Trabajos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Bibliografıa 57

Apendices 59

A. Manual de usuario 61

B. Guıa de instalacion 75

C. Hojas de caracterısticas de los equipos 83

XII

Indice de figuras

2.1-1. Tipos de posicionadores en campo cercano . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.1-2. Reflector para medida en campo compacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.1-3. Configuracion de medida en campo compacto . . . . . . . . . . . . . . . . 102.1-4. Sistema de medida de antenas con un analizador de redes . . . . . . . . . . 112.2-5. Agilent.Programa para medida MATEOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2-6. ETS-Lindgren.Programa para medida EMQ-100 . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.0-1. Vista interior de la camara anecoica de la ETSIST (Vista fondo) . . . . . . . 153.0-2. Vista interior de la camara anecoica de la ETSIST (Vista frontal) . . . . . . 153.1-3. Puerta de acceso a la camara anecoica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.1-4. Seccion de absorbente ETS-Lindgren Modelo EMC-24CL . . . . . . . . . . 173.2-5. Trıpode instalado ETS-Lindgren 7-TR/POL . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.2-6. Mesa giratoria ETS-Lindgren 2165 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.2-7. Controlador ETS-Lindgren 2090 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.2-8. Analizador de Redes Vectorial HP 8720 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.2-9. Camara IP infrarroja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.1-1. Equipamiento de la camara anecoica de la ETSIST . . . . . . . . . . . . . . 254.1-2. Interfaces GPIB para conexion de equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.1-3. Antena de medida log-periodica de banda ancha . . . . . . . . . . . . . . . 264.1-4. Puesto de control y medida de la instalacion . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.2-5. Entorno de programacion LabVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274.3-6. Jerarquıa Arriba-Abajo disenada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284.3-7. Jerarquıa LabVIEW del programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294.3-8. Pantalla principal del programa de medida . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.3-9. Codigo implementado para el menu principal . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.3-10. Codigo implementado para inicializar los equipos . . . . . . . . . . . . . . 314.3-11. Jerarquıa LabVIEW de la funcion inicializar equipos . . . . . . . . . . . . 314.3-12. Menu de manejo de la mesa rotatoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.3-13. Codigo implementado para el menu de control de la mesa rotatoria . . . . . 324.3-14. Jerarquıa LabVIEW del menu de control de la mesa rotatoria . . . . . . . . 334.3-15. Menu de manejo del analizador de redes vectorial . . . . . . . . . . . . . . 334.3-16. Codigo implementado para el menu de manejo del analizador de redes . . . 344.3-17. Jerarquıa LabVIEW del menu de control y visualizacion del analizador de redes 344.3-18. Menu de configuracion y medida automatica de antenas . . . . . . . . . . . 354.3-19. Diagrama de acciones del menu de medida automatica de antenas . . . . . . 354.3-20. Diagrama de estados de la prueba automatica de medida . . . . . . . . . . . 364.3-21. Codigo implementado para el control del menu de medidas de antenas . . . 36

XIII

4.3-22. Codigo implementado para la ejecucion de medidas automaticas de antenas 374.3-23. Jerarquıa LabVIEW del menu de medidas de antenas . . . . . . . . . . . . 384.3-24. Menu de guardado y carga de calibracion del analizador de redes . . . . . . 38

5.2-1. Antena Cantor construida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425.2-2. Diagramas de radiacion simulados de la Antena Cantor (dB) . . . . . . . . 425.2-3. Diagramas radiacion planos E y H medidos Cantor (unidades lineales) . . . 435.2-4. Diagramas radiacion planos E y H medidos Cantor (dB) . . . . . . . . . . . 435.2-5. Antena Sierpinski construida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445.2-6. Diagramas de radiacion simulados de la Antena Sierpinski (dB) . . . . . . . 455.2-7. Diagramas radiacion planos E y H medidos Sierpinski (unidades lineales) . 455.2-8. Diagramas radiacion planos E y H medidos Sierpinski (dB) . . . . . . . . . 465.2-9. Antena Tsquare construida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475.2-10. Diagramas de radiacion simulados de la Antena Tsquare (dB) . . . . . . . . 475.2-11. Diagramas radiacion planos E y H medidos Tsquare (unidades lineales) . . . 485.2-12. Diagramas radiacion planos E y H medidos Tsquare (dB) . . . . . . . . . . 485.2-13. Antena UWB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495.2-14. Antena UWB. Diagramas radiacion 3D para estado OFF . . . . . . . . . . . 495.2-15. Antena UWB OFF. Diagramas radiacion planos E y H simulados y medidos

(dB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505.2-16. Antena UWB. Diagramas radiacion 3D para estado ON . . . . . . . . . . . 505.2-17. Antena UWB ON. Diagramas radiacion planos E y H simulados y medidos(dB) 51

XIV

Indice de tablas

5.2-1. Caracterısticas antena Cantor disenada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425.2-2. Caracterısticas antena Sierpinski disenada . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445.2-3. Caracterısticas antena Tsquare disenada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

XV

Lista de Abreviaturas

CEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Compatibilidad ElectromagneticaGPIB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . General Purpose Interface BusIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Internet ProtocolPVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Policloruro de ViniloRF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . RadiofrecuenciaRPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Revoluciones Por MinutoUWB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ultra-Wide Band

XVII

Capıtulo 1

Descripcion del proyecto

PFG - Acondicionamiento de una camara anecoica para medidas de radiofrecuencia y CEM

1.1. Introduccion

Actualmente la demanda de sistemas de radiocomunicaciones y dispositivos inalambricoses muy alta. Estos sistemas han reducido su tamano gracias al uso de bandas de frecuenciascada vez mas altas. Esto conlleva bastantes ventajas como que el ancho de banda de comu-nicaciones es mayor, lo que aumenta la velocidad y permite reducir el peso de los sistemas.Por ejemplo, en un telefono movil de nueva generacion hay bastantes antenas impresas quepermiten comunicar el dispositivo con distintos estandares de comunicaciones.

El diseno de antenas como transductores electromagneticos entre una onda conducida yel espacio libre necesita ser verificado mediante medidas de radiacion. Dado que el espaciolibre esta ocupado por senales ambientales mas el ruido producido por el hombre, realizar lamedida de caracterizacion de una antena al aire libre es poco fiables. Es por ello que se ne-cesita de otro mecanismo de medida donde no haya interferencia con el dispositivo a medir.Con esta idea se construyen camaras anecoicas.Estas camaras funcionan como una Jaula de Faraday que aısla el interior de cualquier inter-ferencia electromagnetica del exterior. Este problema se resuelve pero no es el unico, ya queaparece otro, y es que en el interior de la camara se confinan campos que se superponen alser todas las superficies de metal. Para ello, se introduce en las camaras anecoicas materialesabsorbentes que atenuan enormemente los campos reflejados en su superficie. Al reducir lacontribucion de estos campos a la senal recibida por la antena, se puede medir con muchaexactitud el campo radiado de forma directa por el dispositivo bajo prueba.

Las camaras anecoicas de radiofrecuencia pueden ser usadas para dos aplicaciones princi-palmente. La primera es la medida de radiacion de antenas. Para ello es necesario considerarque la medida se realiza en campo lejano. Esto quiere decir que la distancia entre la antenaa medir y la antena de medida es lo suficientemente distante como para considerar que elcampo que recibe la antena de medida es debido a una onda electromagnetica plana, es decirlos campos electrico y magnetico son perpendiculares entre sı y el frente de ondas es plano.Esta distancia depende de la frecuencia de trabajo de la antena o, lo que es lo mismo, de lalongitud de onda de la senal que se propaga. A mayor frecuencia de trabajo menor sera ladistancia absoluta que debera existir entre antenas.

La segunda aplicacion es la medida Interferencia Electromagnetica (EMI), incluida den-tro de otro concepto mucho mas amplio conocido como Compatibilidad Electromagnetica(CEM o EMC). Este campo vela por la salud de los equipos electricos y electronicos y la in-teraccion entre ellos. Es por ello que, dada la proliferacion cada vez mayor de estos equiposy sistemas de propagacion radioelectrica, haya que establecer umbrales de emision radio-electrica. Por esto se han de cumplir estandares y normas redactadas para que los equiposeviten contaminar el espectro radioelectrico impidiendo a otros equipos funcionar correcta-mente.

David Alonso Saez - Universidad Politecnica de Madrid 3


1.2. Objetivos

El principal objetivo de este proyecto consistıa en habilitar la camara anecoica de laETSIST para poder realizar medidas de antenas. Este camara se habıa construido en el ano2009, pero aun no habıa sido puesta en marcha, por lo que era necesario hacer un estudio delos elementos que faltaban para poder realizar medidas de antenas.

En primer lugar era necesario construir un mastil para colocar las antenas a medir. Comopara este proyecto se iban a medir antenas microstrip de pequenas dimensiones y no habıamucho presupuesto, este mastil debıa ser sencillo, practico y con la suficiente rigidez comopara que durante el giro de la mesa rotatoria no se moviese.Por otro lado, era necesario instalar una antena de medida con suficiente ancho de ban-da para no tener que cambiarla al medir distintas antenas. Por ello, se escogio una antenalog-periodica que cubrıa bastante ancho de banda. Para esta antena era necesario construirun adaptador para instalarla en el trıpode que habıa en la camara anecoica. Ademas, parapoder llevar a cabo el control de polarizacion de la antena de medida era necesario instalarun compresor de aire.

En segundo lugar habrıa que instalar un ordenador personal y un analizador de redes vec-torial para poder llevar a cabo las medidas. Este analizador, junto con el controlador de lamesa rotatoria, debıa ser conectado al ordenador por un bus GPIB para controlar y medirautomaticamente. Adicionalmente se propuso la instalacion de una camara de vıdeo paramonitorizar el proceso en el interior de la camara anecoica.

En tercer lugar, el objetivo mas importante era el diseno y programacion de una aplicacioninformatica que permitiese controlar todo el sistema y medir automaticamente las antenas.El programa desarrollado debıa ser lo mas sencillo posible y estar abierto a futuras mejoras.

4 David Alonso Saez - Universidad Politecnica de Madrid


1.3. Desarrollo

El desarrollo de este proyecto comenzo con la instalacion de los elementos necesarios enel interior de la camara, el mastil para colocar la antena a medir y la colocacion de la antenade medida de banda ancha mediante un adaptador que se construyo para tal fin. El diseno yconstruccion de estos elementos fue realizado por los miembros del Grupo de Radiocomu-nicaciones de la ETSIST. Ademas se instalo una camara de vıdeo aprovechando un soporteanclado al techo.

En el exterior de la camara se habilito un puesto de trabajo con todos los equipos de mediday control. Se coloco un ordenador personal y un analizador de redes vectorial con suficienteancho de banda como para cubrir las especificaciones de la camara anecoica. Ademas, seinstalo un compresor de aire para poder rotar la antena de medida y cambiar la polarizacion.

Se instalo todo el cableado necesario entre el ordenador y los equipos y se probo que lacomunicacion con todos ellos era correcta. A continuacion se probo que el control de giro dela mesa y el cambio de polarizacion de la antena de medida fuese correcto.

Una vez todo los equipos estaban instalados se comenzo el desarrollo de la aplicacion in-formatica. Esta aplicacion se desarrollo en el entorno y lenguaje de programacion LabVIEW.La aplicacion se desarrollo por hitos. El primer hito consistio en controlar la mesa rotatoria.El segundo hito estribaba en configurar y obtener medidas del analizador de espectros. Eltercer hito pretendıa capturar imagenes de la camara de video y, por ultimo, el cuarto hitoconsistio en desarrollar el programa automatico de medida de antenas.

Tras la finalizacion del programa se depuro el sistema haciendo varias pruebas de funcio-namiento y se termino comprobando su correcto funcionamiento con la medida de algunasantenas microstrip.



1.4. Organizacion del documento

Esta memoria del proyecto final de grado esta estructurada en seis capıtulos que se com-plementan con la bibliografıa utilizada en su desarrollo y un conjunto de apendices.

En el capıtulo 1 se presenta una introduccion a las camaras anecoicas y su uso para hacermedidas de antenas y compatibilidad electromagnetica, los objetivos marcados en el proyec-to, ası como los pasos seguidos en su desarrollo.

En el capıtulo 2 se hace una descripcion de como se realizan las medidas de antenas enuna camara anecoica. Posteriormente se tratan algunos programas especıficos desarrolladospara medir las antenas y procesar los datos para obtener sus parametros caracterısticos y dia-gramas de radiacion.

El capıtulo 3 se centra en las caracterısticas y equipamiento de la camara anecoica dela ETSIST. Este capıtulo comienza describiendo con detalle que caracterısticas cumple lacamara y cual es su estructura y dimensiones. A continuacion, se pasa a describir el equipa-miento que dispone la camara o se ha instalado en ella para este proyecto.

El capıtulo 4 primeramente detalla el sistema planteado para el proyecto. A continuacionse presenta la herramienta de desarrollo software, LabVIEW 2012 y se detalla su aspecto.Por ultimo se detalla el programa desarrollado, como son cada uno de sus menus y comoestan programados.

En el capıtulo 5 se analiza el planteamiento del sistema en cuanto a funcionamiento ydetalles a tener en cuenta. A continuacion, se explica el proceso de programacion que se haseguido, detallando la estructura del programa y su funcionamiento.

El capıtulo 6 es el dedicado a las pruebas realizadas del sistema. Se detallan varios tiposde antenas, medidas con el programa disenado y se comparan con sus simulaciones de radia-cion. Los resultados presentados pretenden justificar el correcto planteamiento del sistema ydiseno del programa.

Para finalizar, en el capıtulo 7 se precisan las conclusiones obtenidas en la realizacion ylos logros remarcables del proyecto. Ademas se explican los futuros trabajos aplicables sobreel sistema instalado y el programa desarrollado.


Capıtulo 2

Introduccion a la medida en camaraanecoica


2.1. Medida en camaras anecoicas

Cualquier equipo que emplee la tecnologıa de comunicacion inalambrica necesita de an-tenas capaces de emitir y recibir informacion que se transmite utilizando campos electro-magneticos como soporte. Adicionalmente, cualquier equipo electrico o electronico generainterferencias electromagneticas que deben ser caracterizadas con el objetivo de que no exce-dan determinados umbrales. Por ello es preciso disponer de sistemas capaces de caracterizartodos estos tipos de dispositivos radiantes.

Las camaras anecoicas son salas disenadas para aislar cualquier fuente de ruido electro-magnetico del exterior. Ademas en su interior se absorben en su totalidad las reflexionesproducidas por las ondas electromagneticas en cualquiera de las superficies que la confor-man. Esta combinacion de estos dos factores implica que la sala emule las condiciones quese darıan en un espacio libre.

Los sistemas que son necesarios en la instalacion son, como mınimo un sistema posicio-nador para las antenas, unos equipos generadores y medidores y un ordenador que manejelos equipos y registre las medidas. Las medidas de antenas en camaras anecoicas se puedendividir en tres tipos: medidas en campo cercano, campo compacto o campo lejano.

La medida en campo cercano consiste en una sonda de medida que es posicionada enpuntos cercanos a la superficie de la antena bajo estudio. Con ello se obtiene una matrizde medidas de amplitud y fase en superficies alrededor de la misma (campo cercano), loque permite posteriormente mediante tecnicas de procesado conocer tambien cual sera sucomportamiento en campo lejano ası como otros parametros tıpicos. Las configuracionesmas habituales de este tipo de sistemas son:

Escaner Plano: Un posicionador X-Y se encarga de tomar medidas en la superficie deapertura de la antena bajo prueba.

Esferico: La antena bajo prueba se situa en un posicionador esferico, mientras que unasonda de medida (fija) obtiene datos de medida resultantes de desplazar la antena bajoprueba en tres ejes angulares ortogonales.

Cilındrico: La antena bajo prueba es situada en un eje que gira angularmente mientrasque una sonda de medida cuyo desplazamiento es lineal toma los valores de medidacorrespondientes.

Figura 2.1-1: Tipos de posicionadores en campo cercano

Los sistemas en campo compacto tratan de conseguir un frente de ondas plano en unespacio mas reducido que en un campo lejano convencional. El reflector es un elementofundamental en este tipo de sistemas ya que es el elemento que se encarga de transformar el



frente de ondas de la antena bajo prueba.

Figura 2.1-2: Reflector para medida en campo compacto

Figura 2.1-3: Configuracion de medida en campo compacto

Las medidas en campo lejano se consideran cuando la distancia entre la antena bajo prue-ba y la antena de medida es lo suficientemente grande como para considerar que el campoque recibe la antena es una onda electromagnetica plana. Si la camara anecoica es lo sufi-cientemente grande como para considerar que a la frecuencia de trabajo de las antenas se dala condicion anterior, se pueden realizar medidas de campo lejano en su interior.

Por otro lado, los equipos necesarios para llevar a cabo las medidas son un generador deradiofrecuencia y un medidor de potencia o vatımetro. Alternativamente se puede sustituir elvatımetro por un analizador de espectros. Existe una tercera opcion que es usar como unicoequipo un analizador de redes.



Figura 2.1-4: Sistema de medida de antenas con un analizador de redes

2.2. Programas de medida de antenas

Existen en el mercado diversos programas especıficos para la medida de antenas y pro-cesado de datos para obtener los diagramas de radiacion caracterısticos. El coste de estosprogramas es elevado, por lo que este proyecto intentara sustituir un producto comercial poruno mas sencillo y asequible.

Casi todos los fabricantes importantes de equipos de radiofrecuencia disponen de progra-mas para el tratamiento de medidas de antenas, ETS-Lindgren, Keysight, Agilent, etc. Elaspecto de estos programas se puede ver en las siguientes imagenes.

Figura 2.2-5: Agilent.Programa para medida MATEOS



Figura 2.2-6: ETS-Lindgren.Programa para medida EMQ-100

El objetivo de todos estos programas consiste en realizar medidas de radiacion de la antenaa medir y procesar los datos medidos para obtener una representacion 2D o 3D. Con esto sepretende tener caracterizada la antena en sus planos de radiacion caracterısticos y podervisualizar su diagrama de radiacion volumetrico. Adicionalmente se pueden extraer datoscomo ganancia, polarizacion, ancho de banda, relacion delante-atras, etc.


Capıtulo 3

Camara anecoica de la ETSIST


La camara anecoica de la ETSIST fue disenada para poder realizar medidas de CEM y deantenas de microondas. Todo el material que la compone ha sido disenado por la empresafinlandesa ETS-Lindgren. La instalacion corrio a cargo de la empresa Alava Ingenieros.

Figura 3.0-1: Vista interior de la camara anecoica de la ETSIST (Vista fondo)

Figura 3.0-2: Vista interior de la camara anecoica de la ETSIST (Vista frontal)



3.1. Caracterısticas de la camara

Las especificaciones que cumple esta camara son las siguientes:

1. Apantallamiento:

Campo magnetico: 80 dB en el rango 10 kHz < f < 1 MHz90 dB en el rango 1 MHz < f < 10 MHz

Campo electrico: 100 dB para f > 100 MHz

Campo electromagnetico: 100 dB para 50 MHz < f < 18 GHz

2. Distancia de medida: 3 metros entre antena de medida y dispositivo a medir.

3. Zona quieta: Volumen cilındrico de un metro de altura y un metro de diametro.

4. Instalacion interior: Mastil de 2 metros para antena con control de polarizacion.Mesa giratoria de 1,2 metros de diametro.

Estas especificaciones generales, junto con otros parametros no listados, permiten a la cama-ra cumplir con las Normas MIL 285, NSA 65.5, ANSI 63.4 y CISPR 16.

3.1.1. Estructura y dimensiones

La camara ha sido construida usando un diseno modular a partir de paneles de acero galva-nizado de 2 milımetros de espesor con recubrimiento de zinc. Este diseno permite construirde forma rapida la estructura asegurando un aislamiento muy elevado frente a campos elec-tromagneticos procedentes del exterior. Las dimensiones exteriores de la camara son 7,2 x3,15 x 3,2 metros y el volumen libre en el interior es de 5,9 x 1,83 x 1,83 metros.

Unos de los puntos debiles de la estructura es la puerta de acceso. Esta camara anecoicacuenta con una puerta oscilante del tipo RFD-F/A-100 con un cierre de cuatro puntos y doblecontacto metalico para asegurar una atenuacion mayor de 120 dB desde 1 kHz hasta 20 GHzpara campo electrico. En cuanto a campo magnetico, asegura una atenuacion mayor de 40dB a partir de 1 kHz, siendo mayor a 120 dB a partir de 1 MHz.

Figura 3.1-3: Puerta de acceso a la camara anecoica



3.1.2. Material absorbente

El material absorbente que contiene la camara es del tipo EMC-24CL, el cual proporcionaabsorcion de microondas de ultra banda ancha, y esta optimizado para aplicaciones de CEM.Este tiene forma piramidal y su base es cuadrada de 203,2 mm y altura 456,9 mm. Cadaseccion esta compuesta por 9 piramides de espuma de poliuretano (foam) (figura 3.1-4).

Figura 3.1-4: Seccion de absorbente ETS-Lindgren Modelo EMC-24CL

Este absorbente cumple con la norma MIL-STD-461D/E y proporciona una atenuacionmayor de 6 dB en el rango 80 MHz - 250 MHz y mayor de 10 dB en el rango 250 MHz -40 GHz. Concretamente la atenuacion por reflexion es mayor de 40 dB desde 1 GHz hasta40 GHz. El campo electrico maximo que admite es de 200 V/m o una densidad de potenciaequivalente a 110 W/m2.

El material esta fijado a la estructura en el interior de la camara salvo en el suelo, quepuede ser retirado para poder realizar medidas de CEM segun las normativas aplicables.



3.2. Equipos instalados

La camara cuenta en su interior con un trıpode para colocar la antena de medida y unamesa rotatoria donde se situa el dispositivo a medir. Adicionalmente, en este proyecto, se hainstalado una camara infrarroja IP que permite monitorizar el area de la mesa rotatoria entodo momento.

3.2.1. Trıpode para antena de medida

El trıpode instalado en la camara es el ETS-Lindgren 7-TR/POL. Este dispone de unasruedas para poder ser desplazado horizontalmente. Ademas cuenta con un sistema manualde regulacion en altura con fijacion mediante un tornillo. La altura maxima que puede tenerla antena de medida es de 2 metros. Este modelo concreto permite controlar la polarizacionde la antena de medida mediante un cilindro neumatico.

Figura 3.2-5: Trıpode instalado ETS-Lindgren 7-TR/POL

Para la instalacion de la antena de medida se diseno y fabrico un util de madera que encajaen el soporte del mastil. Este util fue fabricado por miembros del Grupo de Radiocomunica-ciones de la ETSIST.

Por otro lado, se instalo un compresor de aire en el exterior que proporciona el caudalnecesario para que la electrovalvula que controla el cilindro neumatico funcione. La elec-trovalvula es controlada mediante un dispositivo electro-optico con entrada por fibra optica.De esta forma se evita la interferencia conducida desde exterior.



3.2.2. Mesa giratoria

La mesa giratoria que contiene la camara es el modelo ETS-Lindgren 2165. Esta mesatiene un diametro de 1,2 metros y esta construida en PVC con un perfil bajo.La mesa esta acoplada mediante una correa dentada de goma a un motor de 250 vatios. Estemotor permite rotar la mesa a una velocidad entre 0,5 y 2,5 RPM. Ademas dispone de unencoder relativo que permite conocer en todo momento el angulo de giro respecto a unaposicion de referencia.

Figura 3.2-6: Mesa giratoria ETS-Lindgren 2165

El control de la mesa se realiza por fibra optica para evitar interferencias electromagneticasconducidas desde el exterior.

3.2.3. Controlador ETS Lindgren 2090

El controlador ETS-Lindgren 2090 es un controlador posicionador multidispositivo, quepermite manejar simultaneamente, de forma sincronizada o independiente, el movimiento dedos dispositivos primarios como mastiles y mesas giratorias. Se puede manejar en manual oremotamente mediante un bus de datos GPIB.

Figura 3.2-7: Controlador ETS-Lindgren 2090

Las lıneas de control entre dispositivos y el equipo se conectan por fibra optica, con laintencion de eliminar senales de interferencia de RF que puedan conducirse al interior de lacamara.



El panel frontal del equipo controlador 2090 proporciona una interfaz para controlar dosdispositivos separados y completos, cada uno con pantallas identicas y teclas de funcion. Lasteclas de funcion permiten manejar al usuario manualmente los parametros especıficos deldispositivo y ajustar lımites y posicion. El equipo tiene una interfaz por displays de 7 seg-mentos donde se muestra el posicionamiento y la informacion operativa, ası como los ajustesde parametros del dispositivo. Ademas de las dos interfaces principales, hay una interfaz decontrol auxiliar para cuatro dispositivos. Esta interfaz proporciona teclas e indicadores quepermiten al usuario manejar los dispositivos auxiliares manualmente para encenderlos o apa-garlos.

3.2.4. Analizador de redes vectorial HP 8720

El equipo HP 8720 es un potente analizador de redes vectorial con el que se pueden medircon detalle parametros S. Se puede utilizar, entre otras cosas, para medir ganancias entrepuertos y coeficientes de reflexion de un dispositivo, ya que dispone de dos puertos primarios.El ancho de banda del equipo va desde 50 MHz a 20 GHz y es necesario tener cuidado alusar este dispositivo debido a su extrema sensibilidad.

Figura 3.2-8: Analizador de Redes Vectorial HP 8720

Este equipo ha sido instalado para poder hacer medidas de antenas dado que cubre todorango posible de frecuencias para el cual ha sido construida la camara anecoica. Ademasdado que cuenta con conexion GPIB es posible configurarlo y medir desde un ordenador.

3.2.5. Camara IP infrarroja

La camara IP infrarroja combina una camara de vıdeo digital de alta calidad con la co-nectividad de red y un servidor web para poder visualizar la imagen en red local o travesde Internet. Ademas incorpora una luminaria LED infrarroja para vision nocturna con unalcance de 20 metros.

Esta camara de video se ha instalado dentro de la camara anecoica para poder tener controlvisual del proceso que esta ocurriendo en su interior y poder detectar fallos en el movimientode algun componente.



Figura 3.2-9: Camara IP infrarroja


Capıtulo 4

Programa desarrollado


4.1. Planteamiento del sistema

El sistema de medida y control se ha planteado para hacer efectivo la tarea de obtener eldiagrama de radiacion de la antena a medir. El equipamiento de la camara anecoica se puedever en la figura 4.1-1. Las conexiones entre todos los elementos se distinguen claramente.

Figura 4.1-1: Equipamiento de la camara anecoica de la ETSIST

Existen cuatro interfaces distintas en el sistema. En primer lugar esta la interfaz de radio-frecuencia para la conexion de las antenas y los equipos. Esta interfaz es un cable coaxialdel tipo RG-241/U con terminales del tipo N. La distancia de los cables corresponde a 10metros desde el puesto de control hasta la antena bajo prueba y 3 metros hasta la antena demedida. Es destacable que el cable presenta unas perdidas baste elevadas para frecuenciasaltas, llegando hasta 15,5 dB/10m.Para poder interconectar los elementos del sistema ha sido necesario acoplar a los terminalesN transiciones del tipo SMA. Esta conexion es tıpica de circuitos de frecuencia de microon-das.

En segundo lugar estan los cables de fibra optica, que comunican la mesa giratoria y elcontrol de polarizacion del mastil con el controlador ETS Lindgren 2090. Para estos cablesno es relevante su longitud puesto que la atenuacion de la senal es muy pequena con ladistancia. Ademas al usar fibra optica no se conducen interferencias electromagneticas alinterior de la camara anecoica.

En tercer lugar esta la interfez que atane a la comunicacion GPIB con los equipos. Lacomunicacion se ha realizado usando una pasarela USB-GPIB de National Instruments. Elprotocolo GPIB tambien se denomina IEE-488. Este interfaz de comunicaciones es digital yaunque su velocidad no es muy alta, 1 MB/s, garantiza la correcta comunicacion.



(a) Pasarela USB-GPIBNational Instruments (b) Cable de conexion GPIB

Figura 4.1-2: Interfaces GPIB para conexion de equipos

Por ultimo, se encuentra la interfaz Ethernet que conecta el PC con la camara IP de moni-torizacion. Esta interfaz esta compuesta por un cable Ethernet de categorıa 5 de 8 metros delongitud.

Por otro lado se escogio una antena de banda ancha para poder realizar el mayor numeroposible de medidas de antenas. Ademas con ello se evita tener que acceder al fondo de lacamara anecoica para cambiarla. La antena escogida fue una antena log-periodica con unancho de banda de 6 GHz.

Figura 4.1-3: Antena de medida log-periodica de banda ancha

El puesto de control se configuro para poder tener acceso a todos los equipos que com-ponen el sistema. Se hacıa necesario poder trabajar en modo manual mientras se iba progra-mando la aplicacion informatica. Ademas al tener un facil acceso a los equipos se puedenrealizar configuraciones y medidas adicionales no implementadas en el programa.

Figura 4.1-4: Puesto de control y medida de la instalacion



4.2. Herramienta de programacion LabVIEW

Para el desarrollo del programa de medida se escogio el entorno LabVIEW 2012, desarro-llado por National Instruments. Este entorno de programacion fue elegido por ser una herra-mienta potente y orientada a sistemas automaticos de medida. Ademas, al ser un lenguaje deprogramacion grafico, el tiempo de desarrollo es menor que con cualquier otro lenguaje deprogramacion.

La programacion en LabVIEW se basa en Instrumentos Virtuales o VIs. Estos VIs puedenser entendidos como funciones que realizan alguna tarea concreta, al igual que en otroslenguajes de programacion textual. La programacion grafica de LabVIEW consiste en iruniendo distintas funciones de librerıas y VIs implementados mediante cables. El aspectoque tiene la herramienta es el que se puede ver en la figura 4.2-5. Por un lado esta el panelfrontal del VI que sera lo que vea el usuario. Por otro lado esta el diagrama de bloques quecontendra el codigo que ejecutara el programa.

Figura 4.2-5: Entorno de programacion LabVIEW

4.3. Implementacion del programa

El programa se ha desarrollado de forma que su interfaz sea lo mas sencilla posible parael usuario. Por un lado, permite manejar los equipos instalados individualmente para ma-nipularlos y configurar los parametros mas importantes. Por otro lado, permite lanzar unamedida automatica del diagrama de radiacion de la antena a medir, previa configuracion deunos parametros. Todos los detalles del manejo del programa se describen en el manual deusuario elaborado ( A).

La programacion se ha planteado siguiendo una jerarquıa arriba-abajo. Esta solucion se haescogido para dar escalabilidad a la aplicacion, por lo que se facilita el posterior desarrollode las funciones implementadas o la adiccion de nuevas. Este esquema es el que se puedever en la figura 4.3-6.



Figura 4.3-6: Jerarquıa Arriba-Abajo disenada

En la figura 4.3-7 se puede ver la jerarquia LabVIEW del programa desarrollado. Comose puede comprobar sigue perfectamente la jerarquıa planteada de diseno. En la parte masalta de la jerarquıa aparece el menu principal que se encarga de lanzar cada uno de losmenus de usuario que se encuentran en el siguiente nivel. En el tercer nivel aparecen algunassubfunciones que se han implementado para dar la escalabilidad al programa. Por ultimoaparecen los drivers que se encargan de la comunicacion con los equipos.

Cada uno de los menus se ha elaborado haciendo uso de subfunciones que se encarganespecıficamente de ejecutar algun trabajo concreto. Ademas de las funciones desarrolladas,se ha hecho uso de los drivers LabVIEW desarrollados para cada uno de los equipos. Estosdrivers estaban disponibles en la pagina web oficial de National Instruments y solo ha sidonecesario modificar algun parametro que no funcionaba correctamente.

El trabajo de desarrollo se ha ido implementando por hitos. Los hitos han consistido en eldesarrollo de cada uno de los menu y el orden ha sido el siguiente:

1. Menu Initialize Devices: Esta funcion se encarga de iniciar la comunicacion con losequipos.

2. Menu Turntable Control: Este menu es el que permite controlar el giro de la mesarotatoria y su ajuste para alinear la antena instalada con la antena de medida.

3. Menu View Camera: Este menu se encarga de lanzar la aplicacion para la captura delas imagenes de video.

4. Menu Network Analyzer: Este menu permite al usuario configurar el analizador deredes y ver sus medidas.

5. Menu Antenna Test: Este menu es el que permite configurar la prueba y realizar unamedida automatica.

6. Menu Calibration: Este menu es el que permite guardar o recuperar una calibraciondel analizador de redes.

A continuacion se pasa a describir la programacion de cada uno de los menus.



Figura 4.3-7: Jerarquıa LabVIEW del programa



4.3.1. Menu principal

Este menu es el corazon del programa y la pantalla principal de bienvenida. Este menu seencarga de gestionar la apertura de los submenus cuando el usuario lo solicita. Los submenusque manejan los equipos solo se habilitaran cuando el usuario pulse Initialize Devices y lainicializacion sea correcta. El submenu de visualizacion de la camara estara siempre dis-ponible. Ademas se dispone en pantalla de una pequena guıa explicativa de cada submenu.

Figura 4.3-8: Pantalla principal del programa de medida

El menu principal se ha programado usando un nucleo de gestion de eventos. El programaestara a la espera de que el usuario seleccione alguna opcion y lanzara el submenu corres-pondiente. Tras salir del programa, este cerrara la comunicacion con los equipos.

Figura 4.3-9: Codigo implementado para el menu principal

La jerarquıa de programacion es la principal vista en la figura anterior 4.3-7.



4.3.2. Menu Initialize Devices

Esta funcion se encarga unicamente de inicializar al comunicacion con los dispositivos.No tiene pantalla de usuario asociada pues no se ha considerado necesario que el operadorcontrole nada.El codigo de inicializacion de los equipos es el que se puede ver en la figura 4.3-10. Contienelas funciones especıficas del driver de cada equipo. En el caso del controlador ETS Lindgren2090 se le indica, ademas, que tiene conectada una mesa rotatoria.

Figura 4.3-10: Codigo implementado para inicializar los equipos

En el caso de producirse un error en la inicializacion, aparecera un mensaje en pantallaindicando el codigo de error.

La jerarquıa de esta funcion es la que se muestra a continuacion. Se observa que sigue unesquema arriba-abajo.

Figura 4.3-11: Jerarquıa LabVIEW de la funcion inicializar equipos



4.3.3. Menu Turntable Control

En el desarrollo de este menu que controla la mesa rotatoria se usaron las funciones de lalibrerıa LabVIEW descargada de la web de National Instruments.

Figura 4.3-12: Menu de manejo de la mesa rotatoria

Su programacion fue sencilla. Solo se necesito usar un bucle por eventos temporizado paradetectar la activacion de los botones del menu y activar el giro. En pantalla se muestra unindicador con el valor de angulo actual. Adicionalmente se muestran flechas que parpadeancuando la mesa gira e indican el sentido de giro.

Figura 4.3-13: Codigo implementado para el menu de control de la mesa rotatoria

La jerarquıa de programacion seguida ha sido la misma que en todo el programa, es-tructura arriba-abajo. Esto simplifica mucho la complejidad de esta funcion y la hace mascomprensible.



Figura 4.3-14: Jerarquıa LabVIEW del menu de control de la mesa rotatoria

4.3.4. Menu Network analyzer

Este menu se ha implementado para ayudar en el manejo simple del analizador de redes.Con este menu se pueden configurar los parametros mas importantes del analizador y visua-lizar las medidas. Ademas se han incorporado dos marcadores automaticos que indican elpunto mınimo y maximo de la medida escogida. Tiene mayor uso cuando el programa semaneja en remoto puesto que es necesario visualizar las medidas que muestra el equipo enpantalla.

Figura 4.3-15: Menu de manejo del analizador de redes vectorial

El desarrollo del codigo se ha hecho por un bucle de eventos temporizado. De esta forma,se puede configurar el equipo cuando se introduce una nueva configuracion y se da la ordeny se muestra en pantalla cada 500 milisegundos la medida efectuada. De nuevo, se hace usode las funciones de la librerıa LabVIEW especıfica para el equipo, descargada de la web deNational Instruments.



Figura 4.3-16: Codigo implementado para el menu de manejo del analizador de redes

La jerarquıa de programacion seguida se muestra en la figura 4.3-17. Se puede comprobarcomo el esquema arriba-abajo se sigue correctamente.

Figura 4.3-17: Jerarquıa LabVIEW del menu de control y visualizacion del analizador de redes



4.3.5. Menu Antenna Test

Este menu es el encargado de configurar los equipos y realizar una medida automatica. Detodos los menus, este es el que alberga mayor complejidad. Su diseno ha buscado ser lo masintuitivo posible para el usuario. En el lado izquierdo del menu se muestran los parametrosde configuracion de la prueba y en el derecho el resultado del proceso de medida.

Figura 4.3-18: Menu de configuracion y medida automatica de antenas

Para poder iniciar una prueba es necesario introducir los parametros y aplicar la configu-racion para que los equipos sean configurados con los valores introducidos. A continuacionse puede proceder a calibrar el equipo si se considera necesario. En este punto ya es posiblelanzar la prueba. El diagrama de pasos de este menu es el mostrado en la figura 4.3-19.

Figura 4.3-19: Diagrama de acciones del menu de medida automatica de antenas

La prueba automatica de medida sigue el diagrama de flujo representado en la figura 4.3-20. Al comenzar la prueba se inicializa el array de medidas y se configura el incremento degiro de cada iteracion. A continuacion, se avanza hasta la primera posicion de medida enfuncion del incremento de angulo configurado. Se espera hasta haber alcanzado el anguloy una vez detenida la mesa giratoria, se mide el valor del parametro S21 o coeficiente detransmision del puerto 2 al 1. Este parametro representa la ganancia de potencia en el puerto2 frente a la que se manda por el puerto 1. Una vez guardado el valor en el fichero deregistro se procede a avanzar hasta la siguiente posicion. Este proceso sera iterativo hasta



haber alcanzado el valor de giro configurado para la prueba. Este valor sera normalmenteuna vuelta completa de la mesa, 360◦.

Figura 4.3-20: Diagrama de estados de la prueba automatica de medida

El desarrollo del codigo se ha hecho siguiendo un modelo productor-consumidor por even-tos. Cuando el usuario activa alguna de los botones del menu se lanza un mensaje al bucleconsumidor que ejecuta un codigo asociado al mensaje recibido. En este menu hay seis ac-ciones de control que conllevan un mensaje asociado. Hay una septima, que es un mensajede ayuda, que no conlleva envıo de mensaje al bucle consumidor.En la figura 4.3-21 se puede ver el codigo de inicializacion y el bucle productor por eventos.Cada una de las acciones es encolada en una cola FIFO, First In-First Out, de forma que lasecuencia de acciones sera ejecutada por el primera que se escogio.

Figura 4.3-21: Codigo implementado para el control del menu de medidas de antenas

El bucle consumidor puede verse en la figura 4.3-22. Este bucle extrae el primer elementode la cola de mensajes y ejecuta la accion asociada al mensaje. El caso de la figura es elcodigo asociado a la rutina de la prueba automatica de medida.



Figura 4.3-22: Codigo implementado para la ejecucion de medidas automaticas de antenas



La jerarquıa de programacion seguida se muestra en la figura 4.3-17. Se puede comprobarcomo el esquema arriba-abajo se sigue correctamente.

Figura 4.3-23: Jerarquıa LabVIEW del menu de medidas de antenas

4.3.6. Menu Calibration

Este submenu se encarga de gestionar la calibracion del analizador de redes. Se puedetanto guardar la calibracion actual del equipo como recuperar una salvada previamente. Alactivar una de las dos opciones aparece un mensaje de progreso.

Figura 4.3-24: Menu de guardado y carga de calibracion del analizador de redes

La programacion de este menu se ha realizado usando un bucle de eventos. Segun el botonpulsado, se lanza una funcion de la librerıa del driver del analizador de redes que se encargade gestionar la correcta configuracion del equipo.


Capıtulo 5

Pruebas del sistema y medidas


Las pruebas realizadas al sistema disenado se han realizado en dos etapas. En la primerase ha probado el funcionamiento individual de los equipos instalados. En la segunda se hanrealizado medidas de antenas microstrip.

5.1. Pruebas del sistema

La primera etapa llevo varios dıas y su objetivo fue depurar los posibles fallos de progra-macion o funcionamiento inicialmente planteados.

Se detecto que la mesa tenıa un error constante en el giro completo de 9 grados. Trasvarias pruebas se verifico que esto era debido a un mal ajuste del encoder de la mesa. Seprocedio a ajustar el lımite superior del encoder leıdo por el controlador, reduciendo su valoren 9 grados, para subsanar este error.

5.2. Medidas de antenas

El proceso de verificacion del sistema disenado se llevo a cabo mediante la medida deantenas construidas para diferentes ambitos. Por un lado se midieron las antenas construidaspara el PFG “Analisis de antenas fractales” [9] y por otro lado una antena constuida dentrodel grupo de investigacion GRC con el objetivo de mezclar la fotonica con la radiofrecuencia[10][11].

5.2.1. Antenas fractales

Esta serie de medidas se realizaron a 3 tipos diferentes de antenas fractales, todas di-senadas para funcionar a la frecuencia de 2,4 GHz. Se realizaron medidas para comprobaruna de las ventajas de las antenas fractales: permiten trabajar a frecuencias armonicas dela frecuencia de diseno. Este hecho no quedo claramente demostrado por lo que se proce-dio unicamente a medir los diagramas de radiacion a la frecuencia de trabajo exacta de cadauna de las antenas.

5.2.1.1. Antena fractal Cantor

La forma fractal de esta antena es una generalizacion bidimensional del conjunto de Can-tor, llamado ası por ser un aporte de George Cantor que en 1883 desarrollo un subconjuntofractal del intervalo real [0,1]. En el caso de este tipo de antenas se aplica la definiciongeometrica del conjunto de Cantor, de caracter recursivo, por la que se elimina en cada pasoel segmento abierto correspondiente al tercio central de cada intervalo.

Esta antena ha sido desarrollada empleando 3 iteraciones a la definicion geometrica. Enla tabla 5.2-1 se pueden ver las caracterısticas principales de la antena disenada. En la figu-ra 5.2-1 se puede ver la antena fractal tipo Cantor.



Frecuencia (GHz) 2,435S11 (dB) -28,83SWR 1,07BW(-10dB) (MHz) 49BW( %) 2

a: Caracterısticas electricas

E-Plane H-PlaneG(dB) 0,11 0,11η 0,34 0,34D(dB) 4,8 4,8HPBW(◦) 100 100

b: Caracterısticas radiacion

Tabla 5.2-1: Caracterısticas antena Cantor disenada

Figura 5.2-1: Antena Cantor construida

El diagrama de radiacion simulado para los planos E y H se puede ver en la figura 5.2-2

Figura 5.2-2: Diagramas de radiacion simulados de la Antena Cantor (dB)



A continuacion se muestran las medidas en camara anecoica de la antena Cantor planosE y H. Se debe tener en cuenta que las medidas tomadas por el programa estan en unidadeslineales.

(a) Medida Plano E (b) Medida Plano H

Figura 5.2-3: Diagramas radiacion planos E y H medidos Cantor (unidades lineales)

Para poder hacer una comparativa entre los diagramas simulados y medidos, se procesa-ron los datos haciendo uso de la herramienta MATLAB. La representacion logarıtmica deldiagrama de radiacion medido para los planos E y H se puede ver en la figura 5.2-4

(a) Medida Plano E (dB) (b) Medida Plano H (dB)

Figura 5.2-4: Diagramas radiacion planos E y H medidos Cantor (dB)

Como se puede ver, hay similitud en la forma de los diagramas simulados y medidos.



5.2.1.2. Antena fractal Sierpinski

La alfombra de Sierpinski es una forma fractal descrita por Waclaw Sierpinski en 1916.Esta forma es una generalizacion a dos dimensiones del conjunto de Cantor. La construccionde la alfombra de Sierpinski se define de forma recursiva. Se empiza con un cuadrado, elcuadrado se corta en 9 cuadrados congruentes en una malla de 3x3, y eliminamos el cuadradocentral. El paso anterior vuelve a aplicarse recursivamente a cada uno de los 8 cuadradosrestantes. Ası hasta el infinito.

Esta antena ha sido desarrollada empleando 3 iteraciones al algoritmo recursivo. En latabla 5.2-2 se pueden ver las caracterısticas principales de la antena disenada. En la figu-ra 5.2-5 se puede ver la antena fractal tipo Sierpinski.

Frecuencia (GHz) 2,423S11 (dB) -31,36SWR 1,05BW(-10dB) (MHz) 43BW( %) 1,17


E-Plane H-PlaneG(dB) 0,67 0,41η 0,27 0,27D(dB) 6,36 6,1HPBW(◦) 85 80


Tabla 5.2-2: Caracterısticas antena Sierpinski disenada

Figura 5.2-5: Antena Sierpinski construida




Figura 5.2-6: Diagramas de radiacion simulados de la Antena Sierpinski (dB)

A continuacion se muestran las medidas en camara anecoica de la antena Sierpinski planosE y H. Se debe tener en cuenta que las medidas tomadas por el programa estan en unidadeslineales.


Figura 5.2-7: Diagramas radiacion planos E y H medidos Sierpinski (unidades lineales)



La representacion logarıtmica del diagrama de radiacion medido para los planos E y H sepueden ver en la figura 5.2-8.


Figura 5.2-8: Diagramas radiacion planos E y H medidos Sierpinski (dB)

Como se puede ver, las formas del diagrama de radiacion son poco parecidas entre simu-lacion y medidas. Destacar que la relacion delante-atras es bastante baja segun las medidas.

5.2.1.3. Antena fractal Tsquare

En matematicas, la forma T-cuadrado es un fractal de dos dimensiones. Como todos losfractales de dos dimensiones, tiene un lımite de longitud infinita que delimita un area finita.Su nombre deriva de una T-cuadrada. El algoritmo de construccion del fractal T-Square es elsiguiente:La construccion comienza con un cuadrado. Entonces, el cuadrado original se divide encuatro cuadrados congruentes, de tamano una cuarta parte de area original. Estos nuevoscuadrados se copian y se colocan, de manera que, cada una de las esquinas de cada pequenocuadrado coincida con el centro de cada cuadrante del cuadrado original. Las siguientesiteraciones tienen el mismo proceso pero el cuadrado original es mas pequeno que en laiteracion anterior.

Esta antena ha sido desarrollada empleando 3 iteraciones al algoritmo recursivo. En lafigura 5.2-9 se puede ver la antena fractal tipo Tsquare. En la tabla 5.2-3 se pueden ver lascaracterısticas principales de la antena disenada.

Frecuencia (GHz) 2,406S11 (dB) -12,18SWR 1,65BW(-10dB) (MHz) 20BW( %) 0,8


E-Plane H-PlaneG(dB) -0,12 -0,12η 0,227 0,22D(dB) 6,45 6,45HPBW(◦) 90 90


Tabla 5.2-3: Caracterısticas antena Tsquare disenada



Figura 5.2-9: Antena Tsquare construida


Figura 5.2-10: Diagramas de radiacion simulados de la Antena Tsquare (dB)

A continuacion se muestran las medidas en camara anecoica de la antena Tsquare planosE y H. Se debe tener en cuenta que las medidas tomadas por el programa estan en unidadeslineales.




Figura 5.2-11: Diagramas radiacion planos E y H medidos Tsquare (unidades lineales)

La representacion logarıtmica del diagrama de radiacion medido para los planos E y H sepueden ver en la figura 5.2-12.


Figura 5.2-12: Diagramas radiacion planos E y H medidos Tsquare (dB)

Como se puede ver, hay bastante correlacion entre la forma del diagrama de radiacionsimulado y medido. de las tres antenas medidas es la que mejor funcionamiento tiene.



5.2.2. Antena UWB

Esta antena fue disenada dentro del Grupo de Radiocomunicacion (GRC) de la ETSIST.El objetivo era construir una antena de gran ancho de banda (UWB), cuya frecuencia detrabajo fuese seleccionable mediante un dispositivo semiconductor. Este material, situadoen el centro de una ranura de tipo T practicada a un parche circular, serıa activado por unelemento fotonico.

Esta antena suponıa un avance en la materia de antenas UWB. Fue presentada a un con-greso [10] y descrita en un artıculo publicado en una revista cientıfica [11] .

El diseno y simulacion de esta antena fue llevado a cabo en el software CST de simulacionelectromagnetica. En la imagen 5.2-13 se puede ver la antena construida.

Figura 5.2-13: Antena UWB

Esta antena tenıa varias frecuencias a las que podıa trabajar bien. Por ello se hicieron me-didas a 3,5 GHz y a 6,85 GHz. Las simulaciones de radiacion 3D y en los planos principalesse muestran a continuacion.

Figura 5.2-14: Antena UWB. Diagramas radiacion 3D para estado OFF



Para determinar si la antena construida funcionaba segun su diseno previo, se correlaronlas medidas hechas en camara anecoica y las simulaciones para los planos E y H.

Figura 5.2-15: Antena UWB OFF. Diagramas radiacion planos E y H simulados y medidos (dB)

Como la antena esta controlada fotonicamente, para el caso en el que la ranura sea ilumi-nada por el laser, de modo que el semiconductor conduzca, el diagrama de radiacion cambiay puede verse en la siguiente imagen.

Figura 5.2-16: Antena UWB. Diagramas radiacion 3D para estado ON

Nuevamente, para comprobar el funcionamiento correcto, se correlaron las medidas he-chas en camara anecoica y las simulaciones para los planos E y H.

Como conclusion para estas medidas, se puede decir que la construccion de la antena debıamejorar para poder alcanzar los diagramas de radiacion disenados. Lo que sı quedo demos-trado es que la antena cambiaba su diagrama de radiacion cuando la conduccion del semi-conductor entraba en juego.



Figura 5.2-17: Antena UWB ON. Diagramas radiacion planos E y H simulados y medidos(dB)


Capıtulo 6

Conclusiones y trabajos futuros


6.1. Conclusiones

Este proyecto se ha realizado con el objetivo de hacer posible el uso de la camara anecoi-ca de la ETSIST a todo aquel que quiera medir sistemas radiantes. Era necesario que estainstalacion pudiera comenzar a ser usada para el fin con el que fue planteada desde el De-partamento de Ingenierıa Audiovisual y de Comunicaciones. Este proyecto puede ser unabase para que sea desarrollado mucho mas el potencial de la camara y su uso en proyectosdocentes y de investigacion.

Con la elaboracion de este libro se ha pretendido dar un conocimiento general de los sis-temas empleados para mediciones de sistemas radiantes y compatibilidad electromagnetica.Como pieza fundamental de estos sistemas se encuentra la camara anecoica. Adicionalmente,esta debe contar con el equipamiento de medida y control de los sistemas de posicionamientopara poder llevar a cabo los procesos y ajustarse a las normativas que sean requeridas.

Se puede decir que se ha cumplido con el objetivo marcado al principio de este proyec-to. Se han habilitado la instalacion disponiendo de los equipos necesarios para la medidade antenas. Ademas, con la instalacion de la camara de video se ha permitido controlar vi-sualmente las pruebas. Por un lado, ha sido posible saber que estaba ocurriendo durante elmovimiento de la antena a medir y, por otro, si era detectado algun problema se podıa abortarla prueba con suficiente antelacion.

Es importante remarcar que se ha elaborado un programa de medida y control de facilmanejo. Este programa ha sido planificado para que pueda ser mejorado segun vayan apare-ciendo nuevas necesidades.

El comprensible manejo del programa y su utilidad ha quedado demostrado con las me-diciones que se han realizado de diferentes tipos de antenas microstrip. Estas medidas hansido usadas para verificar las simulaciones previas realizadas a las mismas.



6.2. Trabajos futuros

Este proyecto se ha planteado como una base para poder realizar medidas de antenas en lacamara anecoica de la ETSIST. El sistema disenado es muy sencillo y esta abierto a muchasmejoras, con las que poder realizar un uso mas completo de la instalacion, desde practicasdocentes, pasando por medidas destinadas a la investigacion como medidas para entidadesexternas a la escuela.

Como posibles lıneas a seguir a partir de este proyecto se listan las siguientes:

En cuanto a la camara se propone la construccion de un util que adapte el actual mastilde medida a cualquier antena de medida. Por otro lado, serıa necesario construir einstalar un sistema de posicionamiento en 3 ejes para las antenas sometidas a pruebas.El sistema actual de fijacion limita la medida a un numero reducido de posibles antenasy tan solo se pueden medir 2 planos haciendo uso de varios adaptadores. Un nuevosoporte harıa que sea mucho mas practico y rapido realizar la medida de distintos tiposde antenas y poder obtener medidas de 3 planos. Con ello, serıa posible obtener eldiagrama de radiacion 3D.

En cuanto a los equipos, se pueden instalar mas tipos y mas modernos para hacer unnumero mayor de medidas, por ejemplo un analizador de espectros para medidas deCEM. La habilitacion de la camara para medidas de CEM serıa una buena inversionpuesto que podrıan hacerse certificaciones segun las normativas especıficas. La insta-lacion de nuevos equipos conlleva la actualizacion del programa para hacerlo capaz demanejar esos equipos.

En cuanto al programa es facilmente escalable y se le pueden integrar muchas fun-cionalidades adicionales. La herramienta de programacion LabVIEW posibilita enor-memente este trabajo. Entre las posibles mejoras podemos mencionar la inclusion deuna base de datos de antenas, la parametrizacion de las pruebas para que el sistema demedida sea mas automatico y la representacion del diagrama 3D.

En el conjunto del sistema construido, se propone realizar una caracterizacion de todoslos elementos para poder obtener medidas absolutas. Esto permitirıa determinan laganancia de las antenas y poder ajustar las medidas obtenidas.

Todos estos trabajos pueden prestarse a la realizacion, por parte de futuros alumnos, dedistintos proyectos finales de grado.


Bibliografıa

[1] Alava Ingenieros, Sistemas de medida de antenas, 2015. http://www.alava-ing.es/ingenieros/productos/sistemas-para-ensayos/sistemas-de-medida-de-antenas/

[2] TOYO Corporation, Antenna Pattern Measurement, 2015. http://www.toyo.co.jp/page.jsp?id=16396

[3] ETS-Lindgren, AMS-8050 Antenna Measurement System, 2015. http://www.ets-lindgren.com/ams-8050

[4] ETS-Lindgren, Euroshield iRFD-100 Swing Door All Info, 2015. http://www.ets-lindgren.com/all/iRFD-100

[5] ETS-Lindgren, 2165 Turntable, 2015. http://www.ets-lindgren.com/2165

[6] ETS-Lindgren, 7-TR Tripod Positioner All Info, 2015. http://www.ets-lindgren.com/all/7-TR

[7] Castillo Torrejon, Marıa., Garcıa Garcıa, Inmaculada. Sistema de medidas automatiza-das de compatibilidad electromagnetica (SIMACEM). Proyecto final de carrera. Direc-tor: Jimenez Munoz, Florentino. Universidad Politecnica de Madrid, Escuela Universi-taria de Ingenierıa Tecnica de Telecomunicacion. 2000.

[8] Gomez-Lobo Garcıa, Daniel. Sistema de medida y control automatizado para carac-terizar elementos magneticos. Proyecto final de carrera. Director: Jimenez Martınez,Francisco Javier. Universidad Politecnica de Madrid, Escuela Universitaria de Inge-nierıa Tecnica de Telecomunicacion. 2011.

[9] Vaqueriza, Isabel. Analisis de antenas fractales Proyecto final de grado inedito. Uni-versidad Politecnica de Madrid, Escuela Tecnica Superior de Ingenierıa y Sistemas deTelecomunicacion. 2015

[10] Draskovic, D., J. R. O. Fernandez, and Briso-Rodriguez, C. and D. Budimir (2012)A Planar Ultrawideband Antenna with Photonically Controlled Notched Bands. 2012IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI). Chica-go, EEUU

[11] Draskovic, D., J. R. O. Fernandez, and Briso-Rodriguez, C. (2013). Planar Ultrawide-band Antenna with Photonically Controlled Notched Bands. International Journal ofAntennas and Propagation. SCI Journal Impact Factor: 0.683.

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http://www.ets-lindgren.com/all/iRFD-100

http://www.ets-lindgren.com/2165

http://www.ets-lindgren.com/all/7-TR

http://www.ets-lindgren.com/all/7-TR

Apendices

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Apendice A

Manual de usuario

MANUAL DE USUARIO

David Alonso Saez

Julio de 2015Rev. 1.0

A.1. Descripcion del programa

Esta aplicacion permite realizar la medida automatica del diagrama de radiacion de ante-nas. Se ha desarrollado totalmente en idioma ingles, con el objetivo de facilitar su uso a unnumero mayor de usuarios.Este programa tiene como proposito el facil manejo y la rapida toma de muestras. Puede serde gran ayuda a nivel docente pues se puede corroborar la teorıa de antenas expuesta en clase.

Este programa le permitira llevar a cabo las siguientes opciones:

1. Visualizar el interior de la camara anecoica

2. Ajustar la posicion de la mesa giratoria

3. Controlar el analizador de redes y visualizar su medicion

4. Realizar la medida del diagrama de radiacion de antenas

5. Recuperar o salvar la calibracion del analizador de redes

En las siguientes paginas se detalla el uso y funcionamiento de la aplicacion para su eficazmanejo.

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A.2. Manual de usuario del programa

A.2.1. Pantalla principal

La pantalla principal de la aplicacion es la que mostrada en la figura A.2-1 . Esta pantallacontiene el tıtulo de la aplicacion una pequena guıa de manejo y un menu de opciones.

Figura A.2-1: Pantalla principal del programa

La guıa de manejo en pantalla permite al usuario inexperto poder usar el programa sin ne-cesidad de leer el manual de usuario. Sin embargo, es recomendable leer este manual puestoque hay algunos detalles de uso que no apareceran en pantalla.

Al pulsar cualquier opcion del menu, se abrira una nueva ventana donde se permitira con-trolar la opcion elegida y, tras el cierre de la misma, se volvera a la pantalla principal. Launica salvedad es la opcion View camera, que abrira una ventana flotante adicional que per-mitira ver el interior de la camara mientras se manejan los equipos.

A continuacion se describen cada una de las opciones que se pueden seleccionar en lapantalla principal.

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A.2.2. Visualizar camara (View camera)

Al seleccionar la opcion View camera se abrira una nueva ventana flotante (figura A.2-2) donde se podra ver video en tiempo real del interior de la camara anecoica. Esta nuevaventana pertenece al programa de repoduccion VLC y puede situarse en cualquier parte delmonitor para poder seguir operando con la aplicacion. En el caso de que hubiese un fallo deconexion con la camara, aparecera un mensaje de error por parte del programa informandodel suceso.

Figura A.2-2: Ventana flotante de visualizacion

Existe un retardo en la recepcion de la senal de video de un par de segundos. Esto es de-bido al protocolo RTSP usado para la retransmision de la imagen. Por ello, la imagen debeser tomada como una guıa de lo que esta ocurriendo en el interior de la camara, nunca comouna referencia absoluta del movimiento.

La ventana permanecera abierta aun cuando se cierre el programa de medida. Convienesenalar que se lanzara una nueva ventana con cada pulsacion de la opcion, por lo que si suapertura fuera lenta o existiera algun problema de visualizacion, no es aconsejable pulsarrepetidamente.

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A.2.3. Control de la mesa giratoria (Turntable Control)

Al seleccionar la opcion Turntable Control se abrira una nueva ventana (figura A.2-3)donde se permitira girar la mesa para alinearla con la antena de medida. El movimientoesta controlador por el equipo controlador ETS 2090.

Figura A.2-3: Pantalla de control de la mesa giratoria

Antes proceder a mover la mesa, es conveniente realizar las siguientes acciones. Primera-mente, dejar el cable de conexion con holgura suficiente para que no se enganche durante elgiro de la mesa y fijarlo al mastil. Por ultimo, instalar la antena a medir paralela al mastil. Seha elaborado una guıa de instalacion donde se expone el proceso completo.

Tras la instalacion de la antena a medir, se procedera a girar la mesa mediante los botonesClockwise y Anti-Clockwise hasta hacerla coincidir con las marcas horizontales dibujadasen la misma. Es aconsejable reducir la velocidad de giro para el ajuste final con las marcas.Dado que no se dispone de ningun dispositivo de deteccion, hay que hacer una verificacionvisual de la posicion. El giro esta limitado a dos vueltas completas en ambos sentidos desdela posicion cero. Esto facilita que desde cualquier posicion se pueda alinear la mesa. En casode no ser suficiente el giro en algun sentido, conviene pulsar Set Zero y seguir girando.

El giro se indicara en pantalla con unas flechas parpadeantes. En caso de no aparecer estas,puede existir un problema de comunicacion con el equipo controlador o un fallo en la mesa.

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Una vez alineada la mesa, habra que pulsar el boton Set Zero, para indicarle al controladorque la mesa esta alineada.

A.2.4. Analizador de redes (Network Analyzer)

Al seleccionar la opcion Network Analyzer se abrira una nueva ventana (figura A.2-4) enla cual se permitira manejar el analizador de redes HP 8720C instalado para la aplicacion.Ademas se visualizara la pantalla del mismo con la configuracion escogida y la medidaactual.

Figura A.2-4: Pantalla de control y visualizacion del analizador de redes

Las opciones disponibles de configuracion son las siguientes:

1. Measurement type: Esta opcion permite elegir el tipo de medida que se quiere rea-lizar. Los mas comunes seran medidas de parametros S tanto de reflexion como detransmision.

2. Frequencies: Permite seleccionar el rango de frecuencias a medir. El rango esta limi-tado entre 20 MHz - 20 GHz.

3. Num. Points: Permite seleccionar el numero de puntos a tomar en el rango de frecuen-cias seleccionado. El numero de puntos es configurable de entre una lista determinada.

69

4. Smoothing: Permite habilitar el suavizado de las medidas mediante una media movilde las muestras tomadas.

5. Smoothing apert. ( %): Se considera un suavizado del 1 % de span por defecto. Puedeser configurado hasta un lımite del 20 %.

6. Average: Permite habilitar el promediado entre varias medidas. Conviene senalar queel promediado, al realizarse entre varias medidas, si ancho de banda es grande y elnumero de puntos elevado, conlleva bastante tiempo de preocesado.

7. Average factor: La media por defecto es 4.

Sera necesario pulsar Apply configuration para establecer los parametros escogidos.

En pantalla se visualizara la medida seleccionada con una tasa de refresco de 500 milise-gundos. Esta incorpora dos marcadores automaticos que se situaran en el maximo y mınimode amplitud medida. Estos marcadores seran de utilidad cuando se busque la frecuencia a laque resuena la antena a medir, midiendo el parametro S11.

La escalas de la grafica son automaticas, pero pueden cambiarse sus margenes desha-bilitando el autoescalado (sobre la escala, click derecho→Autoescale) y modificando losvalores extremos haciendo doble click izquierdo.

70

A.2.5. Medida de antenas (Antenna Test)

Al seleccionar la opcion Antenna Test se abrira una nueva ventana (figura A.2-5) dondese puede configurar y ver el proceso de medida de la antena bajo prueba.En la parte inferior de la pantalla esta el menu de opciones. La visualizacion de la camaraesta siempre disponible. Para poder iniciar la prueba es necesario haber escogido una confi-guracion para la prueba y haber pulsado Apply Config..

Figura A.2-5: Pantalla de configuracion y visualizacion de prueba

El menu de configuracion de la prueba de la izquierda contiene los parametros imprescin-dibles para poder realizar una medida. En la parte superior hay un boton de ayuda, siempredisponible, que muestra en pantalla el orden recomendable de introduccion de parametros.Antes de lanzar la prueba se deben introducir estos:

1. Center freq.: Este control se rellenara automaticamente con el valor de frecuencia parael mınimo de amplitud medido en la opcion Network Analyzer. Si se quiere medir aotra frecuencia, basta con introducir el valor deseado.

2. Turn(◦): Con este parametro indicamos cuantos grados girara la mesa.

3. Increment(◦): Este valor sera el salto en grados entre posiciones sucesivas. El incre-mento mınimo y por defecto es 1◦, que es el que permite mayor resolucion en estesistema.

4. Speed selection: Permite seleccionar la velocidad de giro de la mesa. Por defecto tiene

71

el valor 8, que es la mayor velocidad posible.

5. Rotation: Con este boton se puede cambiar el sentido de giro de la mesa. Por defectoesta seleccionado el giro en sentido horario (luce amarillo). Si se desactiva, la mesagirara en sentido antihorario.

6. Pol.: Permite seleccionar la polarizacion de la antena de referencia. Por defecto lapolarizacion es horizontal. Si se activa este boton, la antena de referencia girara hastacolocarse en posicion vertical. Hay que senalar que para que el giro se produzca, elcompresor de aire debe estar encendido.

7. File name: Este campo permite introducir el nombre del fichero de medidas. Este nom-bre, sera completado por el programa con la polarizacion de medida, fecha y hora.

Tras configurar los parametros de la prueba, se recuerda que es necesario pulsar ApplyConfig.. Ademas, sera posible calibrar el analizador pulsando Calibration. Es convenienteresaltar que la calibracion ha de realizarse siempre antes de iniciar la medida de las antenas.

Para iniciar la prueba se pulsara Start test, y se ira representando el diagrama de radiacionpara el plano escogido, el angulo objetivo y el actual de la mesa. La prueba se puede deteneren cualquier momento. En caso de volver a reanudarla se reiniciara la medida desde el prin-cipio.El proceso de medida es lento si se escoge medir todo el plano, 360◦, con el menor incre-mento, 1◦.

Al finalizar el proceso de medida se habra generado un fichero de texto que contiene3 columnas. La primera indica la frecuencia de medida, la segunda la potencia medida y latercera el angulo de medida. Este fichero se puede luego procesar con MATLAB para obtenerla medida en unidades logarıtmicas y hacer una representacion del diagrama de radiacion conmas detalle visual.

Figura A.2-6: Fichero de medidas generado por la aplicacion

Ademas se guardara la imagen del diagrama de radiacion medido por el programa. Estaimagen puede servir como referencia a la hora ir realizando las medidas de las antenas.

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A.2.5.1. Calibracion (Calibration)

Al seleccionar la opcion Calibration se abrira una nueva ventana (figura A.2-7) donde sepermitira restaurar o guardar la calibracion del analizador de redes.El equipo arranca descalibrado por lo que para poder realizar una medida fiable es necesariocalibrarlo. Este menu permitira cargar una calibracion previa. Al pulsar Open calibrationfile, se abrira una ventana que permitira seleccionar entre varios ficheros de calibracion. Elprograma tiene varios por defecto, realizados en las bandas de frecuencias mas comunes demedida. Tras seleccionar uno, se procedera a calibrar el analizador, mostrandose en pantallauna barra de progreso.

Otra posibilidad es proceder a calibrar manualmente el analizador y guardar la calibracionpara posteriores medidas. Es importante disponer de estos ficheros dado que el proceso decalibracion manual es lento y algo tedioso.

Figura A.2-7: Pantalla de calibracion del analizador de redes

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Apendice B

Guıa de instalacion

GUIA DE INSTALACIONANTENAS MICROSTRIP

David Alonso Saez

Julio de 2015Rev. 1.0

B.1. Guıa de instalacion antena de medida

La antena de medida se instalara en el mastil fijo del fondo de la camara anecoica. Elmastil dispone de un hueco cuadrado donde se debe alojar la antena (figura B.1-1). Como sutamano es grande, es posible que sea necesario disenar un util que permita fijar la antena almastil.

Figura B.1-1: Mastil instalado en la mesa giratoria

Actualmente se dispone un util para instalar una antena log-periodica de 6 GHz de anchode banda.

Figura B.1-2: Util fabricado para instalar antena de medida

En el caso de que la antena de medida fuera de tipo planar, se podria fijar al mastil direc-tamente. Esto tiene como contrapartida que no se podra cambiar automaticamente la polari-zacion, con el programa.

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B.2. Guıa de instalacion antena a medir

El mastil instalado en la mesa (figura B.2-3) permite conectar antenas microstrip de redu-cidas dimensiones que incorporen conector SMA. En el caso de usar otro tipo de conector,sera necesario cambiar la transicion instalada de terminal N a SMA.

Figura B.2-3: Mastil instalado en la mesa giratoria

Para la instalacion de la antena se debe dejar el cable de conexion con suficiente holguraen la base. De esta forma al girar la mesa no se producira torsion en el cable como para quela antena se desplace o, peor aun, se rompa algun elemento. Ademas, es importante que elcable quede paralelo al mastil y se fije con cinta. De este modo se garantiza que no se puedamover la antena.

El mastil esta fabricado para permitir medir las antenas en dos planos. Si tomamos los ejescoordenados como XY el plano paralelo a la mesa y el Z el eje paralelo al mastil, sera posiblemedir los planos XY de la antena o plano E y el plano ZY o plano H. Si se va a medir elplano E, paralelo al suelo, el cable se introducira por el por el hueco habilitado en el mastil yse instalara en la posicion 1 del accesorio de madera. Se puede ver en la siguiente imagen.

80

Figura B.2-4: Instalacion antena vertical◦

Si por el contrario se va a medir el plano H, el cable se dejara por fuera del mastil. La ante-na se instalara en la posicion 2 del accesorio de madera, de forma que este quede desplazadoligeramente. De esta forma el centro de la antena coincidira en el eje de giro de la mesa.

Figura B.2-5: Instalacion antena girada 90◦

Si por dimensiones de la antena esta no quedara centrada en algun plano seria necesariohacer un nuevo util de de madera para garantizar que el centro de la antena coincide con elcentro de giro.

Tras instalar el cable y la antena es conveniente alinear la misma con la antena de medida.Si la antena a medir se alinea paralelamente al martir, con la mesa colocada en la marcadibujada se consigue este objetivo (figura B.2-6). Se recuerda que este proceso es manual yse realizara desde el menu del programa Turntable Control.

81

Figura B.2-6: Alineacion de antena de prueba y medida

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Apendice C

Hojas de caracterısticas de los equipos

Information presented is subject to change as product enhancements are made. Contact ETS Sales Department for current specifications.Information presented is subject to change as product enhancements are made. Contact ETS Sales Department for current specifications.Information presented is subject to change as product enhancements are made. Contact ETS Sales Department for current specifications.Information presented is subject to change as product enhancements are made. Contact ETS Sales Department for current specifications.Information presented is subject to change as product enhancements are made. Contact ETS Sales Department for current specifications. 2/00 - 2k S © 2000 ETS-EMCO REV B2/00 - 2k S © 2000 ETS-EMCO REV B2/00 - 2k S © 2000 ETS-EMCO REV B2/00 - 2k S © 2000 ETS-EMCO REV B2/00 - 2k S © 2000 ETS-EMCO REV B

USA:Tel +1.512.835.4684Fax +1.512.835.4729

FINLAND:Tel +358.2.8383.300Fax +358.2.8651.233

ONLINE:[email protected]://www.emctest.com

11111

Positioning ControllerTest Site Hardware

Features:l Control for 2 Primary and

4 Auxiliary Devices

l SEEK & SCAN Functions

l Automatic Target Overrun Correction

l Element Saving Limit Setting

l Fiber Optic Control Lines

l IEEE-488.2 I/O Port

l Speed Control Model 2090 Positioning Controller

ETS-EMCO’s Model 2090 PositioningController allows you to synchronizesimultaneous movement of two primaryETS-EMCO devices (towers or turn-tables), and on/off operation of up tofour auxiliary devices (LISNs, EUTs, etc.).Independent operation of primarydevices can be performed manually, byeither of the two front panel controls, orremotely, by a separate GPIB address foreach device. Fiber optic control lineseliminate RF interference that can beconducted through traditional wire cables.

The Model 2090 is designed to maximizethe features of ETS-EMCO antennatowers and turntables. See page 4 forinformation about retrofits to earlier ETS-EMCO models and non-ETS products.

FunctionsThe front panel design of the Model 2090features a user-friendly interface whichsimplifies device control and clearlycommunicates primary device movementto the operator. Two separate sets ofcontrols (Device One and Device Two),each with identical displays and functions,are included. Other front panel featuresinclude four auxiliary control switches andthe Model 2090 power switch.

Model 2090

A number of useful primary devicecommands can be performed by theoperator. The SEEK function enables theuser to reposition a device to a newtarget location and the SCAN commandinitiates cyclic movement of a device.The CONFIG and LIMIT functionsenable the user to program operationalparameters and upper/lower or clock-wise/counterclockwise limits for eachdevice. The POSITION and STEPfunctions work together to control towercross boom and/or turntable positioning.Expanded details of these functions areoffered below.

SEEK & SCSEEK & SCSEEK & SCSEEK & SCSEEK & SCANANANANANSEEK allows a target location to beentered to redirect the device from itscurrent location. Target locations can beautomatically incremented/decrementedby a given value. The SEEK command isavailable only through the GPIB. All otherfunctions can be performed from boththe GPIB and the front panel. The SCANkey initiates cyclic movement of a devicebetween pre-programmed limits. A cycleis defined as movement from the lower/counterclockwise limit to the upper/clockwise limit and back to the lower/counterclockwise limit. The total number

of cycles is programmable from 1 to 999or an entry of “000” causes the device toscan continuously.

CCCCCONFIG & LIMITONFIG & LIMITONFIG & LIMITONFIG & LIMITONFIG & LIMITThe CONFIG (Configuration of Param-eters) and LIMIT keys work together forsystem set up. The CONFIG functionenables the operator to select sixoperational parameters for both primarydevices.

The LIMIT keys allow the operator to setupper and lower, or clockwise andcounterclockwise limits. The user simplysets the limit by pressing the INCRM orDECRM keys until the desired limit isshown on the display and then selectsthe ENTER key. To verify or set thecurrent position of a device undercontrol, the user can press the CURRENTPOSITION key.

POSITION & STEPPOSITION & STEPPOSITION & STEPPOSITION & STEPPOSITION & STEPThe POSITION and STEP functionswork together to manually position thetower cross boom and/or turntable. FourPOSITION keys and two STEP keys areavailable to achieve this control.

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USA:Tel +1.512.835.4684Fax +1.512.835.4729

FINLAND:Tel +358.2.8383.300Fax +358.2.8651.233


Positioning Controller

22222

Test Site Hardware

Front Panel Illustration – Model 2090 Positioning Controller

Model 2090

POSITION KPOSITION KPOSITION KPOSITION KPOSITION Keeeeeyyyyysssssl UP / CW

UP moves the tower cross boom upward.CW moves the turntable clockwise.

l DOWN / CCWDOWN moves the tower cross boomdownward.CCW moves the turntable counterclockwise.

l STOPSTOP ceases movement of device.

l POLARIZATION / FLOTATION/SPEEDHOR / UP/ FASTVERT / DN / SLOWOn a tower, pressing this button will togglethe tower cross boom betweenHORIZONTAL and VERTICAL polarization.On an air flotation turntable, pressing thisbutton will toggle the UP (inflation) andDOWN (deflation) of the turntable top. On atwo-speed turntable, pressing this buttonwill toggle the speed of the turntablebetween FAST and SLOW. On a variablespeed turntable, pressing this button willcycle the SPEED between four presets. Theindicator lights will illuminate in a binaryfashion to indicate the current preset speedselection i.e. first preset OFF-OFF, secondpreset ON-OFF, third preset OFF-ON, fourthpreset ON-ON.

STEP KSTEP KSTEP KSTEP KSTEP Keeeeeyyyyysssssl INC

INC moves the device up or clockwise.

l DECDEC moves the device down orcounterclockwise.

The controller will move the device in thedesired direction as long as the key ispressed. The device will stop when thekey is released.

LLLLLOCOCOCOCOCAL/REMOAL/REMOAL/REMOAL/REMOAL/REMOTE OPERTE OPERTE OPERTE OPERTE OPERAAAAATIONTIONTIONTIONTIONThe Model 2090 can be operatedmanually from the front panel orremotely via the GPIB port. When theModel 2090 is addressed via the GPIBport, the RMT indicator light willilluminate and the ADDR indicator willflash to show bus activity. Pressing theLOCAL function key allows you to exitthe remote mode. When the optionalHand Control Unit (see Options, page 3)is used, all position changes will berecorded and displayed by the Model2090 Controller.

AAAAAUXILIARUXILIARUXILIARUXILIARUXILIARY CY CY CY CY CONTRONTRONTRONTRONTROLOLOLOLOLFour front panel keys are available tocontrol auxiliary devices. While inmanual mode, you can activate anauxiliary device by pressing the AUXCONTROL key that corresponds to theauxiliary device port. In remote mode,auxiliary devices can be activated by usingthe appropriate GPIB command. Thecontrol lines are on/off output only. Inorder to use these four auxiliary lines, aninterface box that will perform a customfunction and accept a fiber optic

input, is needed. Contact ETS-EMCOSales for details.

FeaturesAutomatic Target Overrun CorrectionThe Model 2090 constantly monitorsinertia-induced target overrun. Ifoverrun on turntables or towers occurs, itis identified and tracked. Utilizing aspecial algorithm, the Model 2090continually adjusts subsequentpositionings to minimize overrun,allowing for proper device positioningduring tests.

Element Saving Limit SettingTo prevent damage to antenna elementswhich may accidentally rotate into theground plane or ceiling during polariza-tion, the Model 2090 allows you toprogram two upper and two lower limitsettings. These settings allow you tosafely maximize antenna scan height ineither horizontal or vertical polarization– especially useful with BiConiLogsTM,biconicals, log periodics, and otherantennas with protruding elements.

Fiber Optic Input/Output LinesThe 2090 features fiber optic controllines to eliminate conducted noise. Eachprimary device cable contains two fiber

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USA:Tel +1.512.835.4684Fax +1.512.835.4729

FINLAND:Tel +358.2.8383.300Fax +358.2.8651.233


2090 115/230 VAC 1 2 A 250 VAC Time Delay 8 fiber optic connectors.

50/60 Hz IEEE-488.2 connector.

IEC 320 power inlet.Fuse holder.

MODEL WIDTH DEPTH2 HEIGHT WEIGHT

Physical Specifications

Electrical Specifications

MODEL POWER FUSE BACK PANEL I/0


33333

2090 43.8 cm 34.3 cm 13.3 cm 4.5 kg

17.3 in 13.5 in 5.3 in 10.0 lb

Model 2090

2 Excluding handles

optic lines (transmit/receive). Auxiliarydevice lines are output only. Reliable andeasy-to-use ST connectors are standard.

GPIBThe General Purpose Interface Bus(GPIB) complies with IEEE 488.1/488.2standards. All front panel functions canbe exercised using GPIB commandswhile in the remote mode. GPIB com-mands are backward compatible withETS-EMCO Model 1050, 1060 and 1090Controllers, simplifying upgrades to thenew model. Model 1050 and 1060commands are compatible with HewlettPackard's Model HP 85876A CommercialRadiated EMI Measurement Softwareand Rohde & Schwarz Model ES-KI EMIMeasurement & Evaluation Software.

SSSSSpppppeed Ceed Ceed Ceed Ceed CononononontrtrtrtrtrolololololUsers whose test facilities include a two-speed turntable will find the Model 2090positioning controller well suited to theirneeds. The unit’s SLOW control activatesthe turntable’s lower speed drive. TheFAST control activates the turntable’shigher speed drive. The controller can beused for speed-control with ETS-EMCOturntables that feature dual speeds andother brands of two-speed turntables.

MemoryAll settings in the Model 2090 are savedwhen the unit is turned off, allowing foreasy set-up when testing is interruptedand returned to later.

Precise ResolutionDisplay accuracy on the Model 2090 ishighly precise. The unit offers positionreadout increments of 1 mm for towersand 0.1 degree for turntables.

Universal Power SupplyThe positioning controller has a conve-nient built-in auto ranging feature thatautomatically senses supply voltage. Any

AC power source input within the rangeof 115/230 VAC, 50/60 Hz can be used.

Rack MountingFor convenience, the Model 2090 isstandard rack width and 3U rack size.

Standard Configurationl Controller assembly

l IEC 320 power cord

l Manual

OptionsHand Control UnitThe Hand Control Unit is designed tomanually operate ETS-EMCO antennatowers and turntables. Lightweight andeasy to operate, this convenient unitplugs into the motor base of the tower orturntable and enables you to performsimple manual movement of thesedevices. It works in tandem with ETS-EMCO’s Model 2090 Controller. Changesin position location made by the HandControl Unit will be recorded anddisplayed by the Model 2090 Controller.To order, specify part number 105136.

Auxiliary Control UnitThe Auxiliary Control Unit provides ameans to remotely open and closecontacts via fiber optic cable. Thesecontacts can be used to remotely controlpower relays or other devices to automateEMC testing. Simplex fiber optic cableconnects the output of the Model 2090Aux Control to the input of the AuxiliaryControl Unit. The Auxiliary Control Unitis powered by a wall-mount powersupply (user-specified 115 VAC or 230VAC at time of order).

Additional Fiber Optic CableStandard fiber optic cable length is 10meters. Custom lengths are available.To order, specify part number 708029-m(10 m increments).

Fiber Optic FeedthroughBulkhead feedthrough consisting of awave-guide cutoff for fiber optic cable.To order, specify part number 105120.

Rack Mount RailsA rack mount kit can be purchased formounting the Model 2090 in a rack.To order, specify part number 540037.

1 Autoselect

87


USA:Tel +1.512.835.4684Fax +1.512.835.4729

FINLAND:Tel +358.2.8383.300Fax +358.2.8651.233


Positioning ControllerUpgrade KitsNow your older ETS-EMCO tower andturntable can operate with all of the newcommand features available with ourModel 2090 Positioning Controller. Allyou need is our Retrofit-Kit and a Model2090 Controller to replace your existingEMCO Model 1050, 1060, 1060C or 1090Controller. You'll be able to control twodevices (tower or turntable) and fourauxiliary devices at once, plus access theSEEK, SCAN, target overrun, andmultiple limit functions. For a thoroughdescription of all Model 2090 featuresand functions please turn to page one.Note: Bore Sight functions are onlyavailable with Model 2071 towers.

To install the Retrofit-Kit, the includedinterface box is placed in line betweenthe tower/ turntable motor box and

controller. Existing cables are usedbetween the tower/turntable motor boxand the Retrofit-Kit's interface box. Fiberoptic cables are connected between theinterface box and the new Model 2090Positioning Controller.

Retrofit-Kit to replaceModel 1050 or 1060 ControllersPN # 105637

Retrofit-Kit to replaceModel 1090 ControllerPN # 105797

Retrofit-Kit for non-EMCOtowers/turntablesCALL FOR QUOTE

All kits consist of an interface box withpower cord and a 10 meter fiber opticcable.

Specifications

44444

Optionsl Custom length fiber optic cable

l Custom length wire cable

l Hand Control Unit

(SELECTABLE)

Retrofit-Kit 35.6 cm 30.5 cm 16.5 cm 11.4 kg 115/230 50/60

for 1050, 1060 14.0 in 12.0 in 6.5 in 25.2 lb

MODEL PHYSICAL ELECTRICALWIDTH DEPTH HEIGHT WEIGHT VOLTAGE Hz


Model 2090

Power to Model 1090Motor Box

OptionalHand

ControlUnit

Existing (pre Model 2090)Tower / Turntable

Motor Box

Existing Cables(one cable on 1090 kit)

NewInterface Box

NewFiber Optic Cable

Model 2090 Controller

88

HH SSeerr iieess————MMeeggaa ppiixxeellss ooff WWaatteerrpprrooooff

IP Camera

Mar 2012 V1.2.0.1.6

UUsseerr MMaannuuaall

97

H Series IP Camera User Manual – Mega pixels of waterproof

2

1 Introduction

The IP Camera combines a high quality digital video camera with network connectivity and a

powerful web server to bring clear video to your desktop from anywhere on your local

network or over the Internet.

1.1 The package includes

� IP Camera * 1

� 12 V Power Adapter *1

� IP Camera Utility CD *1

� Stand of plastic * 1

� Cable * 1

NOTE：If you select the device with wifi function, it has built-in wifi module and transmitting

antenna in package.

1.2 Function and Features

� Support 2 kinds of H.264 video stream and 1 way MJPEG video stream simultaneously,

suitable for Local, Internet and Cross-platform view.

� Adopt mega pixels CMOS sensor, support 720p (1280*720)/640*360/320*180 video

resolution.

� Support IR and color filter change automatically, no any color difference.

� Infrared LED for night vision covers 20m area, to realize 24 hours monitoring.

� Support waterproof class of IP66.

� Support 802.11b/g/n protocol, can build up wireless monitoring.

� Motion detection and alarm pin can be connected to external sensors to detect

environmental situation.

� Built-in web server, use one port to send all the data, it facilitates network setting.

� Support mobile phone watching.

� Support video view by other browsers like as Firefox, safari etc.

� Manufacture attached a label at the bottom of each IP Camera, it include Device ID,

DDNS. When IP Camera is connected to the internet, this URL can be used to visit the

device.

� Manufacture provides free software, support Multi-view, Long time recording, video replay

etc.

98


3

1.3 Technical Parameters

Item Sub Item Description

Image Capture

Sensor Mega pixels CMOS Sensor

Minimum illumination IR lights on, 0 Lux

Lens f=6mm, F=2.0, Fixed Iris

Lighting 36pcs 850nm Infrared LEDs, 20m distance

IR_CUT Support IR and color filter change automatically

Video and Audio

First Stream Resolution 720P ( 1280*720 ) / 640*360 / 320*180

Second Stream Resolution 640*360/320*180

Compression H.264/JPEG

Frame rate 30fps

First Stream Bit rate 512Kbps ~ 4.096Mbps

Second Stream Bit rate 90kbps ~ 1.024Mbps

OSD Support

Network Basic Protocol

TCP/IP、HTTP、SMTP、RTSP、FTP、DHCP、DDNS、UPNP、NTP

Other Protocol 802.11b/g/n

Other Features

Mobile Phone View support

Video control support

Motion Detection yes( 4 zone detection )

Triggered Actions Email /send message to alarm server

User Setting Three levels

Date/ Time Setting support

Upgrade Upgrade from network

DDNS A free DDNS provided by manufacturer

Hardware Interface

Ethernet 10Base-T/100base-TX

Physical Index

Weight 616 g

Dimension 187mm(L)*75mm(W)*81mm(H)

Power DC 12 V

Power consumption <12 W

Operating temperature -20℃~ 50℃

Humidity 10% ~ 80% non-condensing

Software(PC Side)

OS Supported Microsoft Windows 98/2000/XP/Vista etc.

Browser Internet Explorer6.0 and Above or Compatible

Browser, Safari/Firefox etc.

Application Software IPCMonitor.exe

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4

2 Appearance and interface

2.1 Appearance

x

Figure 1

2.2 Interface of Equipment

Figure 2

� Press the Reset button for 5 seconds or more, the device will return to factory

default and reboot automatically. Please don’t cut off the power of device during this

time. Factory default IP address is 192.168.0.158, User name: admin, password:

123456.

Note: please use 5V power adapter

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proyecto fin de grado - archivo digital upmoa.upm.es/38463/7/pfg_david_alonso_saez.pdfdichas medidas...

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