Error Burstiness Based Connectivity Management

Para el desarrollo del diseño se consideraba que el radio del plano reflector debía ser igual al radio exterior de la espiral, este criterio puede cambiar si se analiza el comportamiento de la antena con planos reflectores de radios mayores al utilizado. Para ello se analiza el diseño con la utilización de un plano de radio igual al doble del radio exterior de la espiral. Esta opción además de ser económicamente menos viable por el empleo de una mayor cantidad de recursos materiales, se demuestra que resulta menos efectiva apoyado en la figura 3.19 que representa la ganancia del diseño y la tabla 3.3 que compara los resultados obtenidos en relación al diseño con plano reflector de radio igual al de la espiral.

Figura 3.19. Ganancia de la espiral con plano reflector de radio igual 2 * R OUT.

Tabla 3.3. Resultados comparativos de las ganancias.

Ganancia (dBi) Frecuencia (GHz)

Radio plano = Rout Radio plano = 2*Rout

10 9.08 7.84 11 9.71 9.08 12 9.49 8.55 13 10 9.71 14 8.54 8.3 15 8.62 8.79 16 8.46 8.82 17 8.28 9.15 18 8.03 8.12

Otra de las consideraciones realizadas en la concepción primaria del diseño que puede ser susceptible a cambiar fue la de usar una separación entre la antena y el plano reflector igual a λ/4. En la figura 3.20 se presenta un barrido realizado con ayuda de la herramienta

Sweeper 7 del 4nec2 en distancias que van desde 0 hasta λ/2 que es el otro valor que se había mencionado como posible a utilizar.

La ganancia de la antena tiene un máximo a distancias ubicadas cerca del valor de λ/4 lo cual reafirma que el criterio escogido es el correcto.

Figura 3.20. Relación ganancia de la antena - distancia al plano reflector.

Del perfeccionamiento progresivo de los diseños presentados se concluye que el más eficaz es el de la antena espiral de Arquímedes con plano reflector compacto de radio igual al radio exterior de la espiral y separado a la distancia de λ/2 que puede ser visto en la figura 3.21.

Figura 3.21. Diseño final de la antena espiral de Arquímedes.

Las ganancias de esta antena como ya fue visto tienen valores que oscilan entre 8 dBi y 10 dBi que son consideradas ganancias buenas desde el punto de vista de las simulaciones, a las cuales no llega el diseño mostrado por Makarov ni los modelos JXTXLX-10180,

JXTXLX-20180, JXTXLX-80180 y SCSA-27.

La ROE y el coeficiente de reflexión pueden ser observados en las figuras 3.22 y 3.23. Los

valores de ROE para la banda de 10 GHz a 18 GHz presentan un máximo de

aproximadamente 1.2 lo cual asegura que casi la totalidad de energía entregada a la antena sea irradiada. Este valor es comparable con el logrado por el modelo SCSA-27. El modelo posee un coeficiente de reflexión muy satisfactorio que se mantiene ampliamente por debajo de -10 dB lo cual significa que la amplitud de la onda reflejada es solo una fracción muy pequeña de la amplitud de la onda incidente.

Figura 3.22. Razón de onda estacionaria.

Figura 3.23. Coeficiente de reflexión.

El comportamiento de los patrones de radiación en coordenadas polares para las distintas frecuencias de trabajo se recoge en la tabla 3.4. Analizando los patrones se concluye que la utilización del plano reflector provoca que la antena tenga patrones direccionales hacia su

parte frontal como se deseaba con un lóbulo principal bien definido y lóbulos posteriores pequeños.

3.5 Conclusiones del capítulo

Al realizar el rediseño de los parámetros geométricos de la antena se logran valores de resistencia y reactancia que son mucho más cercanos a 188 Ω y 0 Ω respectivamente que en el modelo anterior. Esta tendencia se acentúa a partir de los 13 GHz y hasta 18 GHz. Para estas frecuencias la adaptación de impedancias presenta resultados favorables, justificados por el valor muy próximo a 1 de la ROE. Aunque los valores de ganancia

muestran un ligero crecimiento este no es todavía considerable con relación al requerido para diseños más exigentes.

La antena se ha re-escalado para buscar ganancias superiores lo cual se ha logrado. Además se ha conseguido que la antena sea capaz de trabajar en frecuencias superiores e inferiores a las frecuencias límites de la banda de trabajo.

Como resultado del uso de varios tipos de planos reflectores se concluye que el más eficaz es el plano reflector compacto cuyo radio debe ser igual al radio exterior de la espiral y separado a la distancia de λ/2. La utilización del plano reflector provoca también que la antena tenga patrones direccionales hacia su parte frontal como se deseaba con un lóbulo principal bien definido y lóbulos posteriores pequeños.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

1. Se cuenta con un prototipo de Antena Espiral de Arquímedes, capaz de operar en la banda de frecuecias de 10 a 18 GHz con parámetros similares y en oportunidades superiores a los exibidos por prototipos de antenas expuestos en la literatura técnica y otras de tipo comercial.

2. Se pudo comprobar, demostrar y aplicar el principio de auto-escalabilidad de las antenas espirales, en el cual se basó el diseño del prototipo obtenido.

3. Se pudo comprobar el efecto que sobre el patrón de radiación y la ganancia provoca el empleo de un plano reflector, se valoraron diferentes estructuras constructivas de dicho plano y se pudo concluir que el mejor comportamiento de los parámetros antes mencionados se logra cuando el plano es de tipo macizo, de radio igual al radio exterior de la espiral y con separación respecto a la antena de λ/4.

4. El documento en sí representa un material de gran valor como apoyo a la docencia debido a que ha sido elaborado con un enfoque lo suficientemente didáctico para cumplir con este fin.

Recomendaciones

1 Realizar el proceso de simulación utilizando otros simuladores con el fin de validar los resultados obtenidos, que no distan de los que aparecen en la bibliografia consultada.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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