CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Aplicación de pantallas magnéticas a la reducción de tamaño de un sistema multiantena

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: GONZÁLEZ ARBESU, JOSÉ MARIA

Departament: TSC

Títol: Aplicación de pantallas magnéticas a la reducción de tamaño de un sistema multiantena

Data inici oferta: 22-03-2013     Data finalització oferta: 24-03-2013


Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG SIS TELECOMUN
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: EETAC
 
Paraules clau:
antenas, pantallas magnéticas
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
En este proyecto se estudiarán las ventajas e inconvenientes aportados por la inclusión de pantallas magnéticas que desacoplen las diferentes antenas que integran un sistema multiantena.

A modo introductorio, se presentarán los metamateriales, para qué se utilizan y se expondrán aplicaciones según diferentes artículos referenciados. Después, se comentará un tipo de uso de metamateriales: las pantallas magnéticas. Finalmente, se explicará qué herramientas se utilizarán para el diseño y simulación de las estructuras multiantena.

Se investigará el diseño de sistemas multiantena con separadores basados en metamateriales con el objetivo de reducir el tamaño de la estructura multiantena manteniendo el desacoplo entre antenas. A continuación, se diseñará en el espacio libre una celda unitaria de la pantalla magnética que se utilizará. Se realizará una estructura preliminar de un monopolo para sintonizarlo a la frecuencia de trabajo de 2.45GHz, y que además esté adaptado a esta frecuencia.

Se realizarán dos tipos de diseño: dos monopolos y cuatro monopolos. Estos diseños se compararán con las prestaciones de: 1) un sistema convencional donde el desacoplo se consigue por distancia; 2) un sistema donde el desacoplo se consiga por la inclusión de una placa metálica; y 3) un sistema que incluya la pantalla (metamaterial) magnética artificial compuesta por varias celdas unitarias diseñadas previamente. Para las simulaciones, se utilizará HFSS y se exportarán los resultados para realizar las gráficas en MATLAB.

Los parámetros que se evaluarán para realizar la comparación entre los tres tipos de desacoplo serán: adaptación, aislamiento y diagrama de radiación, todos ellos a una frecuencia de trabajo de 2.45GHz ya que ésta pertenece a una banda libre en el Cuadro Nacional de Frecuencias y puede tener aplicación para sistemas Wi-Fi. El tamaño eléctrico final de las estructuras que incluyen al aislador metamaterial se compara con las estructuras sin pantalla.

 
Overview (resum en anglès):
In this project, the advantages and disadvantages provided by the inclusion of magnetic screens to decouple the different antennas that integrate a multi-antenna system will be studied.

Metamaterials are introduced, being some of their possible uses and some applications (according to referenced papers) will be exposed. Specifically, a type of metamaterials will be explained: magnetic screens. The tools used for the design and simulation of multi-antenna structures involving these artificial materials will be commented.

A multi-antenna system design based onm etamaterial separators will be designed in order to reduce the size of the multi-antenna structure keeping the isolation level between antenna elements. Firstly, a unit cell to be used in the magnetic screen will be analysed and designed. Next, a monopole will be tuned at an operating frequency of 2.45GHz.

Secondly, two multi-antenna systems will be designed, a first having two monopoles and another one with four monopoles. These designs will be compared with the performance of: 1) a conventional system where the decoupling is achieved by the separating the antennas; 2) a system where the decoupling is achieved by the inclusion of a metal screen; and 3) a system that includes an artificial magnetic screen (metamaterial) composed with a periodic arrangement of a pre-designed unit cell.

The parameters evaluated for comparison between the three types of decoupling systems are: reflection coefficient, isolation, and radiation pattern, all of them at frequency of 2.45 GHz because this frequency corresponds to a free band in the National Frequency Table and consequently this system may be used in Wi-Fi systems. The electrical sizes of the final designs having the artificial magnetic screen are compared with the multi-antenna systems without isolating screens.

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