Diseño y fabricación de una antena con diversidad en polarización para redes WIFI a 2,4 GHz

Existeixen diferents tecnologies de transmissió sense fils, però la més coneguda és la tecnologia WIFI (Wireless Fidelity) que opera a la banda dels 2,4 GHz a Europa. Aquest tipus de xarxes opera en entorns indoor, on el canal està sotmès a una aleatorietat i complexitat elevades degut a la presència d’una gran quantitat d’elements que poden fer que la senyal rebuda presenti variacions importants en les seves característiques (nivell de senyal, polarització...). Aquest fet motiva la necessitat de desenvolupar i implantar sistemes de comunicacions amb solucions per poder minimitzar els efectes provocats per l’entorn a la senyal. Per poder pal·liar aquestes variacions, en aquest projecte s’ha dissenyat i fabricat una antena formada per dos dipols disposats un ortogonal a l’altre de manera que existeixi diversitat en polarització. La freqüència de treball de la antena és de 2,4 GHz. Rebuda una senyal de RF, el circuit de commutació permetrà seleccionar el dipol pel qual es rep la senyal de RF amb una major potència.

Extracción de parámetros de un resonador FBAR por optimización

L’objectiu d’aquest projecte que consisteix a elaborar un algoritme d’optimització que permeti, mitjançant un ajust de dades per mínims quadrats, la extracció dels paràmetres del circuit equivalent que composen el model teòric d’un ressonador FBAR, a partir de les mesures dels paràmetres S. Per a dur a terme aquest treball, es desenvolupa en primer lloc tota la teoria necessària de ressonadors FBAR. Començant pel funcionament i l’estructura, i mostrant especial interès en el modelat d’aquests ressonadors mitjançant els models de Mason, Butterworth Van-Dyke i BVD Modificat. En segon terme, s’estudia la teoria sobre optimització i programació No-Lineal. Un cop s’ha exposat la teoria, es procedeix a la descripció de l’algoritme implementat. Aquest algoritme utilitza una estratègia de múltiples passos que agilitzen l'extracció dels paràmetres del ressonador.

Diseño de filtros con topología apilada mediante resonadores FBAR

Els continguts de la memòria es divideixen en dues parts fonamentals, precedides d’una breu explicació on s’introdueix al lector en el tema; primer s’exposen les bases d’un ressonador simple FBAR, d’on s’obtenen equacions de control vitals, i seguidament es plantegen les bases per a un ressonador apilat SCR, derivades de l’estudi previ d’un ressonador simple. La primera part fonamental del treball es centra en l’anàlisi d’un ressonador SCR. Aquest anàlisi es recolza sobre el punt de vista teòric dels paràmetres imatge, el nostre punt de sortida. Aquesta primera part és la més teòrica: obtenció i aplicació dels paràmetres imatge i obtenció dels elements discrets que conformen el circuit equivalent SCR, una xarxa de dos ports. Posteriorment, s’analitza què succeeix modificant els valors dels elements discrets sense variar determinats paràmetres imatge i finalment, es proposa una aproximació per a controlar determinades especificacions de disseny, com són l’ample de banda de transmissió de la xarxa i el factor de qualitat, en funció de les modificacions dels elements discrets. En la segona part s’analitzen, de forma qualitativa, xarxes compostes per diferents ressonadors apilats connectats en cascada. Aquest segon estudi es divideix en dues subparts. En la primera connectem N ressonadors idèntics, plantegem algunes equacions de control i analitzem les respostes. En la segona, es planteja la connexió de dos (N=2) ressonadors diferents amb freqüències de ressonància properes. Aquest segon anàlisi es també totalment qualitatiu, però ens aporta informació que amb la unió de N ressonadors iguals no aconseguíem. Finalitzant aquesta segona part, es planteja l’optimització dels resultats obtinguts per a N=2, mitjançant estructures N=3 ressonadors.

Model analític de les característiques DC de transistors de doble porta

En aquest treball s’implementa un model analític de les característiques DC del MOSFET de doble porta (DG-MOSFET), basat en la solució de l’equació de Poisson i en la teoria de deriva-difussió[1]. El MOSFET de doble porta asimètric presenta una gran flexibilitat en el disseny de la tensió llindar i del corrent OFF. El model analític reprodueix les característiques DC del DG-MOSFET de canal llarg i és la base per construir models circuitals tipus SPICE.

Desplegament dels circuits dedicats de 1 i 10 Gbps entre el PIC i el CERN

Aquest projecte consisteix a realitzar el disseny i desplegament d'una connexió entre el Port d'Informació Científica (PIC) i el Consell Europeu per a la Recerca Nuclear (CERN) sobre un circuit dedicat amb una velocitat de transferència de 10 Gbps. En una primera fase el desplegament de la connexió es realitza sobre un circuit dedicat de 1 Gbps. El projecte implica la certificació dels circuits dedicats de 1 i 10 Gbps i el disseny dels plans d'actuació que han de permetre la integració de les noves connexions dins la xarxa i els serveis del PIC.

Arquitectura wormhole per a una NoC 2D-Mesh

Aquest projecte presenta la implementació d'un disseny, i la seva posterior síntesi en una FPGA, d'una arquitectura de tipus wormhole packet switching per a una infraestructura de NetWork-On-Chip amb una topologia 2D-Mesh. Agafant un router circuit switching com a punt de partida, s'han especificat els mòduls en Verilog per tal d'obtenir l'arquitectura wormhole desitjada. Dissenyar la màquina de control per governar els flits que conformen els paquets dins la NoC,i afegir les cues a la sortida del router (outuput queuing) són els punts principals d'aquest treball. A més, com a punt final s'han comparat ambdues arquitectures de router en termes de costos en àrea i en memòria i se n’han obtingut diverses conclusions i resultats experimentals.

Metodología de diseño de filtros CRF/SCF basada en modelos de resonadores BAW acoplados acústicamente

La creixent utilització de sistemes de comunicacions mòbils ha impulsat la demanda de filtres passabanda miniaturitzats d'elevades prestacions operant en el rang de freqüències de microones. Els Film Bulk Acoustic Resonators (FBAR) estan esdevenint la principal alternativa als filtres basats en ressonadors Surface Acoustic Wave (SAW) o als basats en ressonadors ceràmics. Els Stacked Crystal Filters (SCF) i els Coupled Resonator Filters (CRF) són configuracions FBAR que permeten assolir una excel·lent atenuació en la banda de refús. Aquest treball presenta un innovador circuit equivalent elèctric que modela el CRF. Llavors, es desenvolupa una metodologia de síntesi de filtres per al SCF i per al CRF utilitzant els seus circuits equivalents elèctrics. La metodologia de disseny presentada permet obtenir les dimensions de l'estructura del filtre acústic partint de les especificacions del filtre i de les restriccions pròpies de la tecnologia. S'han implementat diferents respostes de Chebyshev per a sistemes de comunicacions reals per tal de validar el procediment de disseny dels filtres obtenint els resultats esperats.

Análisis y diseño de filtros apilados basados en resonadores acústicos

Durant els últims anys la demanda de filtres pas banda de ràdio freqüència, de reduïdes dimensions, lleugers i d'elevades prestacions destinats a sistemes de comunicacions inalàmbriques s'ha incrementat de forma significativa. Aquests sistemes principalment són els sistemes de telefonia mòbil de tercera generació UMTS y el sistema de navegació GPS. Els filtres actuals, basats en ressonadors SAW (Surface Acoustic Wave), tenen unes dimensions reduïdes però estan limitats en freqüència (3 GHz) i la seva tecnologia no és compatible amb les tecnologies estàndards de circuits integrats. Per aquestes raons s'espera que els filtres basats en ressonadors BAW (Bulk Acoustic Wave) substitueixin als SAW. Els dos tenen dimensions similars, però els filtres BAW poden funcionar a freqüències superiors a 3 GHz, poden treballar amb nivells de potència majors, i és important destacar el fet que la seva tecnologia és compatible amb les tecnologies estàndards de circuits integrats. La investigació en l'àmbit dels filtres BAW s'ha centrat en millorar els processos tecnològics i la qualitat dels materials, però s'ha treballat poc en l'adaptació de les tècniques sistemàtiques de disseny de filtres a les particularitats d'aquesta tecnologia, per tant el principal objectiu d'aquest treball és presentar mètodes sistemàtics per al disseny de filtres BAW, centrant-se en l'estudi d’estructures apilades.

Albuterol delivery in an in vitro pediatric ventilator lung model: comparison of jet, ultrasonic, and mesh nebulizers.

OBJECTIVE: : To determine the influence of nebulizer types and nebulization modes on bronchodilator delivery in a mechanically ventilated pediatric lung model. DESIGN: : In vitro, laboratory study. SETTING: : Research laboratory of a university hospital. INTERVENTIONS: : Using albuterol as a marker, three nebulizer types (jet nebulizer, ultrasonic nebulizer, and vibrating-mesh nebulizer) were tested in three nebulization modes in a nonhumidified bench model mimicking the ventilatory pattern of a 10-kg infant. The amounts of albuterol deposited on the inspiratory filters (inhaled drug) at the end of the endotracheal tube, on the expiratory filters, and remaining in the nebulizers or in the ventilator circuit were determined. Particle size distribution of the nebulizers was also measured. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: : The inhaled drug was 2.8% ± 0.5% for the jet nebulizer, 10.5% ± 2.3% for the ultrasonic nebulizer, and 5.4% ± 2.7% for the vibrating-mesh nebulizer in intermittent nebulization during the inspiratory phase (p < 0.01). The most efficient nebulizer was the vibrating-mesh nebulizer in continuous nebulization (13.3% ± 4.6%, p < 0.01). Depending on the nebulizers, a variable but important part of albuterol was observed as remaining in the nebulizers (jet and ultrasonic nebulizers), or being expired or lost in the ventilator circuit (all nebulizers). Only small particles (range 2.39-2.70 µm) reached the end of the endotracheal tube. CONCLUSIONS: : Important differences between nebulizer types and nebulization modes were seen for albuterol deposition at the end of the endotracheal tube in an in vitro pediatric ventilator-lung model. New aerosol devices, such as ultrasonic and vibrating-mesh nebulizers, were more efficient than the jet nebulizer.

The potassium impermeable apical membrane of insect epithelia: a target for development of safe pesticides

Columnar cell apical membranes (CCAM) in series with goblet cell apical membranes (GCAM) form an electroosmotic barrier separating the midgut lumen from epithelial cell cytoplasm. A unique K+ ATPase in GCAM generates three gradients across this barrier. A greater than 180 mV electrical gradient (lumen positive) drives amino acid uptake through voltage-dependent K+ symports. A greater than 1000-fold [H+] gradient (lumen alkaline) and a greater than 10-fold [K+] gradient (lumen concentrated) are adaptations to the high tannin and high K+ content, respectively, in dietary plant material. Agents which act on the apical membrane and disrupt the PD, H+, or K+ gradients are potential insecticides. Insect sensory epithelia and mammalian stria vascularis maintain similar PD and K+ gradients but would not be exposed to ingested anti-apical membrane insecticides. Following the demonstration by Sacchi et al. that Bacillus thuringiensis delta-endotoxin (Bt) induces specifically a K+ conductance increase in CCAM vesicles, we find that the K+ channel blocking agent, Ba2+, completely reverses Bt inhibition of the K+-carried short circuit current in the isolated midgut of Manduca sexta. Progress in characterizing the apical membrane includes finding that fluorosulfonylbenzoyladenosine binds specifically to certain GCAM polypeptides and that CCAM vesicles can be mass produced by Ca2+ or Mg2+ precipitation from Manduca sexta midgut.

Metabolic and respiratory effects of infused sodium acetate in healthy human subjects.

The metabolic and respiratory effects of intravenous 0.5 M sodium acetate (at a rate of 2.5 mmol/min during 120 min) were studied in nine normal human subjects. O2 consumption (VO2) and CO2 production (VCO2) were measured continuously by open-circuit indirect calorimetry. VO2 increased from 251 +/- 9 to 281 +/- 9 ml/min (P < 0.001), energy expenditure increased from 4.95 +/- 0.17 kJ/min baseline to 5.58 +/- 0.16 kJ/min (P < 0.001), and VCO2 decreased nonsignificantly (211 +/- 7 ml/min vs. 202 +/- 7 ml/min, NS). The extrapulmonary CO2 loss (i.e., bicarbonate generation and excretion) was estimated at 48 +/- 5 ml/min. This observation is consistent with 1 mol of bicarbonate generated from 1 mol of acetate metabolized. Alveolar ventilation decreased from 3.5 +/- 0.2 l/min basal to 3.1 +/- 0.2 l/min (P < 0.001). The minute ventilation (VE) to VO2 ratio decreased from 22.9 +/- 1.3 to 17.6 +/- 0.9 l/l (P < 0.005), arterial PO2 decreased from 93.2 +/- 1.9 to 78.7 +/- 1.6 mmHg (P < 0.0001), arterial PCO2 increased from 39.2 +/- 0.7 to 42.1 +/- 1.1 mmHg (P < 0.0001), pH from 7.40 +/- 0.005 to 7.50 +/- 0.007 (P < 0.005), and arterial bicarbonate concentration from 24.2 +/- 0.7 to 32.9 +/- 1.1 (P < 0.0001). These observations indicate that sodium acetate infusion results in substantial extrapulmonary CO2 loss, which leads to a relative decrease of total and alveolar ventilation.

Estudi, disseny i construcció d'una sonda submarina

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. S’ha construït una sonda submarina a partir dels següents requeriments: havia de ser senzilla i barata, amb mobilitat en totes les direccions i hauria de poder visualitzar el medi per on es desplaçaria. Un cop construïda la sonda es formularen tres hipòtesis relatives a la resistència que oposa l’aigua al desplaçament de la sonda en funció de la profunditat, la temperatura i la viscositat de l’aigua. Després d’haver observat el comportament dels cossos submergits en un fluid, es va dissenyar la sonda submarina d’acord amb el principi d’Arquimedes. Per construir i dissenyar els circuits elèctrics també es va experimentar amb diferents possibilitats; finalment es va optar per un sistema de relès que controlés individualment cada receptor del circuit, motors i càmera submarina. Per contrastar les hipòtesis, mitjançant un dinamòmetre, es van prendre les mesures de la força de resistència de l’aigua al desplaçament de la sonda. La construcció de la sonda ha estat un èxit, ja que és perfectament estanca i té una bona maniobrabilitat, els motors permeten el moviment de la sonda en qualsevol direcció de l’espai i el senyal de la càmera submarina és prou bo per distingir els objectes que passin pel davant de la sonda i pel fons marí. Dues de les hipòtesis han estat contrastades; la tercera no: s’ha comprovat que la força de resistència augmenta amb la profunditat i amb la disminució de temperatura de l’aigua que envolta a la sonda; la hipòtesi de la viscositat no s’ha pogut contrastar.

Sustaining sleep spindles through enhanced SK2-channel activity consolidates sleep and elevates arousal threshold.

Sleep spindles are synchronized 11-15 Hz electroencephalographic (EEG) oscillations predominant during nonrapid-eye-movement sleep (NREMS). Rhythmic bursting in the reticular thalamic nucleus (nRt), arising from interplay between Ca(v)3.3-type Ca(2+) channels and Ca(2+)-dependent small-conductance-type 2 (SK2) K(+) channels, underlies spindle generation. Correlative evidence indicates that spindles contribute to memory consolidation and protection against environmental noise in human NREMS. Here, we describe a molecular mechanism through which spindle power is selectively extended and we probed the actions of intensified spindling in the naturally sleeping mouse. Using electrophysiological recordings in acute brain slices from SK2 channel-overexpressing (SK2-OE) mice, we found that nRt bursting was potentiated and thalamic circuit oscillations were prolonged. Moreover, nRt cells showed greater resilience to transit from burst to tonic discharge in response to gradual depolarization, mimicking transitions out of NREMS. Compared with wild-type littermates, chronic EEG recordings of SK2-OE mice contained less fragmented NREMS, while the NREMS EEG power spectrum was conserved. Furthermore, EEG spindle activity was prolonged at NREMS exit. Finally, when exposed to white noise, SK2-OE mice needed stronger stimuli to arouse. Increased nRt bursting thus strengthens spindles and improves sleep quality through mechanisms independent of EEG slow waves (<4 Hz), suggesting SK2 signaling as a new potential therapeutic target for sleep disorders and for neuropsychiatric diseases accompanied by weakened sleep spindles.

Disseny, fabricació i caracterització d'amplificadors de baix soroll per instrumentació

Aquest projecte consisteix en l’estudi, disseny i fabricació d’un amplificador de baix soroll per instrumentació, el qual es basarà en uns requisits de guany, ample de banda i de mides a complir. Un vegada vistos els requisits i fet un estudi previ de la situació, el primer pas serà realitzar el disseny principal de l’amplificador, el qual s’anirà millorant a mesura que avanci el projecte. Un cop dissenyat i avaluat el circuit amb el software ADS, el següent pas serà intentar fer un model de layout, el qual serà fabricat i analitzat, per tal d'intentar aconseguir el resultat esperat de les especificacions. Finalment, es detallaran les conclusions a les quals s’ha arribat desprès d’haver realitzat aquest projecte.

Monitor EMG con conexión inalámbrica

El sistema desarrollado en este trabajo permite la detección de fatiga del músculo de un paciente. Las señales electromiográficas generadas por el músculo son detectadas mediante electrodos superficiales, que sirven de entrada al circuito hacia los diferentes canales de entrada. Tras una primera etapa de amplificación, las señales son filtradas por un filtro pasabanda. Las señales acondicionadas se digitalizan mediante un conversor analógico digital que está conectado a un microcontrolador. Éste establece la comunicación con el PC enviándole los datos a través del puerto serie. Finalmente, mediante un programa implementado en Labview se procesan los datos y se determina la existencia o no de fatiga muscular.