Estudo de viabilidade de utilização de VLC em infra-estruturas ITS baseadas em semáforos rodoviários a LEDs

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Transreceptor de faixa larga baseado em impulso de rádio para sensor sem fios de curta distância implementado em tecnologia CMOS

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Diseño de filtros transversales mediante el híbrido de 90º

Los filtros de microondas son uno de los elementos clave en el diseño de la mayoría de sistemas de RF que soportan servicios de telecomunicaciones modernos. Algunas de las aplicaciones actuales son, por ejemplo, los nuevos sistemas radar de banda ultra ancha (UWB – Ultra Wide Band) y sistemas de transmisión de servicios multimedia, donde se requieren dimensiones pequeñas del circuito, bajas pérdidas de inserción y una alta selectividad. Una de las tendencias que ha surgido como alternativa a las teorías clásicas de diseño de filtros, es el diseño de filtros basados en técnicas de señales interferentes, conocidos como filtros transversales. En esta memoria es muestra como diseñar un filtro transversal mediante el Híbrido de 90º y mediante el Híbrido de 90º con líneas acopladas, planteando 3 posibles soluciones de la ubicación de las líneas acopladas.

DESIGN AND DEVELOPMENT OF COMPACT ASYMMETRIC COPLANAR STRIP FED ANTENNAS

Antennas are indispensable component of any wireless communication device. An antenna is a transducer between the transmitter and the free space waves and vice versa. They efficiently transfer electromagnetic energy from a transmission line into free space. But the present day communication applications require compact and ultra wide band designs which cannot be catered by simple microstrip based designs. PIFAs have solved the problem to some extend, but the field of antennas needs more innovative designs In this thesis the design and development of compact planner antenna are presented. Emphasis is given to the design of the feed as well as the radiator resulting in simple compact uniplanar geometries. The Asymmetric coplanar feed used to excite the antennas is found to be a suitable choice for feeding compact antennas.The main objectives of the study are the design of compact single, dual and multi band antennas with uniplanar structure and extension of the design for practical GSM/WLAN applications and Ultra compact antennas using the above techniques and extension of the design to antennas for practical applications like RFID/DVB-H. All the above objectives are thoroughly studied. Antennas with ultra compact dimensions are obtained as a result of the study. Simple equations are provided to design antennas with the required characteristics. The design equations are verified by designing different antennas for different applications.

A Compact Modified Ground CPW Fed Antenna for UWB Applications

A Coplanar waveguide fed compact planar monopole antenna with a modified ground plane is presented. Measured and simulated results reveal that the antenna operates in the Ultra Wide Band with almost constant group delay throughout the band. Developed design equations of the antenna are validated for different substrates. Time domain performance of the antenna is also discussed in order to assess its suitability for impulse radio applications

Dual carrier modulation demapping methods and performances for wireless USB

Dual Carrier Modulation (DCM) was chosen as the higher data rate modulation scheme for MB-OFDM (Multiband Orthogonal Frequency Division Multiplexing) in the UWB (Ultra-Wide Band) radio platform ECMA-368. ECMA-368 has been chosen as the physical implementation for high data rate Wireless USB (W-USB) and Bluetooth 3.0. In this paper, different demapping methods for the DCM demapper are presented, being Soft Bit, Maximum Likely (ML) Soft Bit and Log Likelihood Ratio (LLR). Frequency diversity and Channel State Information (CSI) are further techniques to enhance demapping methods. The system performance for those DCM demapping methods simulated in realistic multi-path environments are provided and compared.

Desenvolvimento de monopolos quase-espirais para aplicações em sistemas UWB

This work is the analysis of a structure of the microstrip antenna designed for application in ultra wide band systems (Ultra Wideband - UWB). This is a prospective analytical study where they tested the changes in the geometry of the antenna, observing their suitability to the proposed objectives. It is known that the UWB antenna must operate in a range of at least 500 MHz, and answer a fractional bandwidth greater than or equal to 25%. It is also desirable that the antenna meets the specifications of track determined by FCC - Federal Communication Commission, which regulates the system in 2002 designating the UWB bandwidth of 7.5 GHz, a range that varies from 3.1 GHz to 10, 6 GHz. by setting the maximum power spectral density of operation in -41.3 dB / MHz, and defining the fractional bandwidth by 20%. The study starts of a structure of geometry in the form of stylized @, which evolves through changes in its form, in simulated commercial software CST MICROWAVE STUDIO, version 5.3.1, and then tested using the ANSOFT HFSS, version 9. These variations, based on observations of publications available from literature referring to the microstrip monopole planar antennas. As a result it is proposed an antenna, called Monopole Antenna Planar Spiral Almost Rectangular for applications in UWB systems - AMQEUWB, which presents simulated and measured results satisfactory, consistent with the objectives of the study. Some proposals for future work are mentioned

Antenas monopolo planar com patch em anel circular para sistemas UWB

The microstrip antennas are largely used in wireless communication systems due to their low cost, weight, less complex construction and manufacturing, in addition to its versatility. UWB systems have emerged as an alternative to wireless communications over short distances because they offer of higher capacity and lower multipath distortion than other systems with the same purpose. Combining the advantages of microstrip antennas to the characteristics of UWB, it is possible to develop more and more smaller devices, with diverse geometries to operate satisfactorily in these systems. This paper aims to propose alternatives to microstrip antennas for UWB systems operate in the range between 3.1 and 10.6 GHz, with a patch on circular ring. Some techniques are analyzed and employed to increase the bandwidth of proposed antenna: the insertion of a parasitic elements and a rectangular slit in the displaced ground plane. For this, key issues are presented as the basic principles of UWB systems, the fundamental theory of antennas and microstrip antennas. The simulations and experimental characterization of constructed antennas are presented, as well as analysis of parameters such as bandwidth and radiation pattern

Desenvolvimento de metodologias para a localização de intruso em ambientes indoor

O presente trabalho propõe metodologias para detectar a presença e localizar um intruso em ambientes indoor, 2-D e 3-D, sendo que neste último, utiliza-se um sistema cooperativo de antenas e, em ambos os casos, o sistema é baseado em radares multiestáticos. Para obter uma alta resolução, o radar opera com pulsos UWB, que possuem amplitude espectral máxima em 1 GHz para ambientes 2-D e, pulsos de banda larga com frequências entre 200 MHz e 500 MHz para ambientes 3-D. A estimativa de localização, para os ambientes bidimensionais, é feita pela técnica de otimização Enxame de Partículas - PSO (Particle Swarm Optimization), pelo método de Newton com eliminação de Gauss e pelo método dos mínimos quadrados com eliminação de Gauss. Para o ambiente tridimensional, foi desenvolvida uma metodologia vetorial que estima uma possível região de localização do intruso. Para a simulação das ondas eletromagnéticas se utiliza o método numérico FDTD (Diferenças Finitas no Domínio do Tempo) associado à técnica de absorção UPML (Uniaxial Perfectly Matched Layer) com o objetivo de truncar o domínio de análise simulando uma propagação ao infinito. Para a análise do ambiente em 2-D foi desenvolvido o ACOR-UWB-2-D e para o ambiente 3-D foi utilizado o software LANE SAGS.

Projeto de um monopolo Hi para aplicações no sistema brasileiro de TV digital

A presente pesquisa trata o projeto e análise de uma antena monopolo planar com geometria modificada visando sua utilização para recepção do sinal de TV digital operante no Brasil na faixa de 470 MHz a 806 MHz. Faixa essa contida no espectro de UHF – Ultra High Frequency (300 MHz a 3 GHz). Para desenvolvimento desse trabalho foi tomado como referência à antena denominada “The Hi Monopole”. Que originalmente foi apresentada para operar em sistemas UWB (Ultra Wide Band) em 3,1 a 10,6 GHz. Para o desenvolvimento do trabalho proposto, diferentes técnicas de adequação da antena podem ser utilizadas para operação em banda larga, tais como: modificação na estrutura da antena, carregamento resistivo, chaveamento, utilização de elementos parasitas e estruturas de casamento. O projeto de antenas banda larga pode ser realizado a partir de três abordagens diferentes: domínio do tempo, domínio da frequência e método de expansão por singularidades. O método no domínio da frequência foi empregado neste trabalho para o projeto da antena proposta, algumas das técnicas supracitadas foram analisadas almejando o aumento da largura de banda, sendo confeccionado um protótipo da antena para validar os conceitos empregados. A antena foi então projetada para a faixa de 470 MHz a 890 MHz. O protótipo construído para essa mesma faixa apresentou bons resultados, o que valida à técnica empregada. Aspectos positivos e negativos do uso desta técnica são discutidos ao longo do trabalho. O programa computacional comercial CST® MICROWAVE STUDIO, baseado na Técnica da Integração Finita (FIT), foi usado para simulações no domínio da frequência.

A complete CMOS UWB timed-array transmitter with a 3D Vivaldi antenna array for electronic high-resolution beam spatial scanning

We present a new Ultra Wide Band (UWB) Timed- Array Transmitter System with Beamforming capability for high-resolution remote acquisition of vital signals. The system consists of four identical channels, where each is formed of a serial topology with three modules: programmable delay circuit (PDC or τ), a novel UWB 5th Gaussian Derivative order pulse generator circuit (PG), and a planar Vivaldi antenna. The circuit was designed using 0.18μm CMOS standard process and the planar antenna array was designed with filmconductor on Rogers RO3206 substrate. Spice simulations results showed the pulse generation with 104 mVpp amplitude and 500 ps width. The power consumption is 543 μW, and energy consumption 0.27 pJ per pulse using a 2V power supply at a pulse repetition rate (PRR) of 100 MHz. Electromagnetic simulations results, using CST Microwave (MW) Studio 2011, showed the main lobe radiation with a gain maximum of 13.2 dB, 35.5º x 36.7º angular width, and a beam steering between 17º and -11º for azimuthal (θ) angles and 17º and -18º for elevation (φ) angles at the center frequency of 6 GHz

Tracking di target multipli in reti di sensori radar

Viene proposta una possibile soluzione al problema del tracking multitarget, tramite una rete di sensori radar basata su tecnoligia ultra wide-band. L'area sorvegliata ha una superficie pari a 100 metri quadri e all'interno di essa si vuole tracciare la traiettoria di più persone.

Analisi di algoritmi per reti di sensori radar uwb basati su misure sperimentali

In un sistema radar è fondamentale rilevare, riconoscere e cercare di seguire il percorso di un eventuale intruso presente in un’area di osservazione al fine ultimo della sicurezza, sia che si consideri l’ambito militare, che anche quello civile. A questo proposito sono stati fatti passi avanti notevoli nella creazione e sviluppo di sistemi di localizzazione passiva che possano rilevare un target (il quale ha come unica proprietà quella di riflettere un segnale inviato dal trasmettitore), in modo che esso sia nettamente distinto rispetto al caso di assenza dell’intruso stesso dall’area di sorveglianza. In particolare l’ultilizzo di Radar Multistatico (ossia un trasmettitore e più ricevitori) permette una maggior precisione nel controllo dell’area d’osservazione. Tra le migliori tecnologie a supporto di questa analisi vi è l’UWB (Ultra Wide-Band), che permette di sfruttare una banda molto grande con il riscontro di una precisione che può arrivare anche al centimetro per scenari in-door. L’UWB utilizza segnali ad impulso molto brevi, a banda larga e che quindi permettono una risoluzione elevata, tanto da consentire, in alcune applicazioni, di superare i muri, rimuovendo facilmente gli elementi presenti nell’ambiente, ossia il clutter. Quindi è fondamentale conoscere algoritmi che permettano la detection ed il tracking del percorso compiuto dal target nell’area. In particolare in questa tesi vengono elaborati nuovi algoritmi di Clustering del segnale ricevuto dalla riflessione sull’intruso, utilizzati al fine di migliorare la visualizzazione dello stesso in post-processing. Infine questi algoritmi sono stati anche implementati su misure sperimentali attuate tramite nodi PulsOn 410 Time Domain, al fine ultimo della rilevazione della presenza di un target nell’area di osservazione dei nodi.

UWB radar sensor networks: Detection algorithms design and experimental analysis

In the last years radar sensor networks for localization and tracking in indoor environment have generated more and more interest, especially for anti-intrusion security systems. These networks often use Ultra Wide Band (UWB) technology, which consists in sending very short (few nanoseconds) impulse signals. This approach guarantees high resolution and accuracy and also other advantages such as low price, low power consumption and narrow-band interference (jamming) robustness. In this thesis the overall data processing (done in MATLAB environment) is discussed, starting from experimental measures from sensor devices, ending with the 2D visualization of targets movements over time and focusing mainly on detection and localization algorithms. Moreover, two different scenarios and both single and multiple target tracking are analyzed.

Sviluppo di una applicazione di test per un sistema di localizzazione

La tesi consiste nella descrizione di una applicazione in Java atta a eseguire test e simulazioni di un sistema di localizzazione in radiofrequenza. Viene descritta l'interfaccia e le funzionalità.