Fast numerical methods for mixed, singular Helmholtz boundary value problems and Laplace eigenvalue problems - with applications to antenna design, sloshing, electromagnetic scattering and spectral geometry

This thesis presents a novel class of algorithms for the solution of scattering and eigenvalue problems on general two-dimensional domains under a variety of boundary conditions, including non-smooth domains and certain "Zaremba" boundary conditions - for which Dirichlet and Neumann conditions are specified on various portions of the domain boundary. The theoretical basis of the methods for the Zaremba problems on smooth domains concern detailed information, which is put forth for the first time in this thesis, about the singularity structure of solutions of the Laplace operator under boundary conditions of Zaremba type. The new methods, which are based on use of Green functions and integral equations, incorporate a number of algorithmic innovations, including a fast and robust eigenvalue-search algorithm, use of the Fourier Continuation method for regularization of all smooth-domain Zaremba singularities, and newly derived quadrature rules which give rise to high-order convergence even around singular points for the Zaremba problem. The resulting algorithms enjoy high-order convergence, and they can tackle a variety of elliptic problems under general boundary conditions, including, for example, eigenvalue problems, scattering problems, and, in particular, eigenfunction expansion for time-domain problems in non-separable physical domains with mixed boundary conditions.

Study of the transmitter antenna gain for intersatellite laser communications

The gain of a transmitter for intersatellite communications is closely related to the performance of all the links. We calculate the transmitter telescope's gain with the help of the rigorous scalar diffraction theory and equivalent optical layout method. Furthermore, a comparison is performed with the conventional imaging method. The results show that the stop inside the telescope can affect the gain of the telescope. Finally, the gain is calculated under the condition of the aberrations. We find that different aberrations cause different effects. (C) 2006 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.

Estudio de la cinemática de un móvil de dos ruedas y su control para mantener el equilibrio controlado por Bluetooth

Este proyecto se centra en el control de un robot con estabilidad dinámica más concretamente en un robot que responde al conocido modelo del péndulo invertido. Una de las aplicaciones más famosas del péndulo invertido es el Segway. El péndulo invertido del Segway se define solo en un eje, al tener dos ruedas paralelas como soporte. El proyecto general consta de tres partes, poner el robot en equilibrio, el control remoto del robot vía Bluetooth y el uso de los encoders de los motores para manejar el robot. Poner el robot en equilibrio: Esta parte consiste en la lectura e interpretación de los datos que nos ofrece la Unidad de Medición Inercial (IMU) para conseguir que el robot se mantenga horizontalmente en todo momento utilizando un control PID y se ha desarrollado junto al compañero, Anartz Recalde. Las otras dos partes están pensadas con el objetivo de darle más personalidad al proyecto individual de cada uno. Control remoto vía Bluetooth: Con esta parte lo que se pretende es controlar el robot remotamente mediante el Bluetooth y ha sido desarrollada únicamente por mí. Uso de los encoders de los motores para manejar el robot: Esta parte ha sido totalmente desarrollada por Anartz Recalde, y consiste en hacer uso de los encoders de los motores e interpretar los datos que proporcionan para sacar distintos datos como la distancia recorrida o la velocidad. De esta manera, intentará conseguir que el robot en todo momento se mantenga en la misma posición, es decir si alguna fuerza externa al robot hace que el robot se mueva, éste se tiene que situar en la misma posición en la que estaba antes de que se le hubiera ejercido dicha fuerza externa. Por lo tanto, este proyecto consiste en construir un robot balancín, bastante similar a un Segway pero en una escala más pequeña, conseguir que se mantenga en equilibrio y manejarlo por control remoto mediante uso del Bluetooth.

Dual-service wireless LAN antenna-remoting system using uncooled directly modulated D'FB laser diodes

We report a fibre-optic wireless distribution system, which allows antenna-remoting of a dual-service IEEE 802.11b/g WLAN operating at 2.4GHz up to 700m over low-bandwidth 62.5/125μm MMF using highly linear uncooled directly modulated laser diodes. © 2004 Optical Society of America.

MIMO system capacity improvements using radio-over-fibre distributed antenna system technology

The effect of antenna separation in a 3×3 MIMO system using RoF DAS technology is investigated. Larger antenna separation is found to improve the throughput due to reduced channel correlation and improved SNR. © 2011 Optical Society of America.