antena belgrano cst microwave studio

Click here to load reader

Post on 19-Mar-2016

256 views

Category:

Documents

10 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Tutorial básico para el diseño y optimización de una antena Wifi usando el CST MicroWave Studio.

TRANSCRIPT

  • Diseo y Optimizacin de la antena

    Belgrano usando el CST

    MicroWave Studio

    Por Synthex

  • Diseo y Optimizacin de la antena Belgrano usando el CST MicroWave Studio

    Por Synthex

    Miembro VIP del foro www.zero13wireless.net

    Agradecimientos: Mandarache: Gracias por crear y hacer pblico tu diseo de la antena Belgrano. Zero13: Gracias por crear y administrar el foro www.zero13wireless.net A todos los miembros del foro www.zero13wireless.net, especialmente y en orden aleatorio: maquia, ak_, Chalenger, aleusho, dragonfly, xenon022, sioran, soriante, mardean, obianchi, sushisan, fcocarrascoso, input58, kittmask, deck1, ppp20pp, Zetup, pepitogrande, Chenteb, PURVEL, manolin2, acuario25, wolfox, landru, AliveSoul y algn otro que seguro que se me ha olvidado ;)

  • Introduccin: Hace ya algn tiempo que buscando informacin sobre adaptadores y antenas wireless me

    encontr con el foro www.zero13wireless.net. Desde entonces no he podido dejar de entrar en l para informarme y aprender de este apasionante mundo.

    Especialmente me enganch a un hilo abierto por Mandarache donde comentaba las

    modificaciones que iba haciendo a su antena parablica Abaks, bueno, ms bien al iluminador, pues el que vena de fbrica era muy malo. En ese hilo se iban proponiendo y probando distintos tipos de antenas para usarlos como iluminador: la Biquad, la TDJ13 cuadrada, la TDJ13 circular (que es una variante de la cuadrada creada por Mandarache) y la SRM que es una mejora de la TDJ13 circular pero con elementos elpticos cuyos permetros y reas son submltiplos de Lambda, es decir, de la Longitud de Onda para la frecuencia Wifi. Con cada paso, con cada evolucin, se consegua aumentar el alcance y la estabilidad de las conexiones Wifi, superando los 80Km de enlaces estables y llegando a recibir paquetes sueltos desde ms de 200Km.

    El tiempo fue pasando y un buen da Mandarache nos sorprendi a todos con un nuevo

    diseo de antena llamado Belgrano, un diseo sencillo, fcil y barato de construir, pero muy efectivo.

    En vista de las grandes ventajas que la antena Belgrano ofreca, quise ayudar a intentar

    mejorarla, pero como no tengo ni los materiales, ni las herramientas, ni las habilidades constructivas para hacerlo de manera real, decid hacerlo de forma virtual usando un programa llamado CST MicroWave Studio, donde dise e intent optimizar la antena Belgrano.

    He de decir que no tengo conocimientos ni de electromagnetismo, ni de radiofrecuencia, ni

    de electrnica y que nunca antes haba usado dicho programa, por lo que iba un poco a ciegas, pero leyendo algunos manuales y viendo algunos videotutoriales, poco a poco fui aprendiendo a utilizar este complejsimo y potentsimo programa, aunque estoy seguro de que an no soy capaz de aprovechar ni el 10% de su potencial.

    En este documento quiero explicaros desde cero como se disea y se optimiza una antena

    Belgrano usando el programa CST MicroWave Studio. He usado la versin 2009, pero os puede valer desde la 2008 hasta la 2010.

    Gracias a todos por vuestra atencin, ruego guarden silencio en la clase y por favor presten

    la mxima atencin COMENZAMOS!!!

  • Abrimos el CST, seleccionamos el MicroWave Studio y le damos a OK

    Seleccionamos Antenna(Horn,Waveguide) lo cual nos establece las medidas en milmetros, la frecuencia en gigahercios y algunas cosillas mas. Le damos a OK.

  • Ante nosotros encontramos el entorno de trabajo del CST MicroWave Studio.

    A la parte superior tenemos los mens y las barras de herramientas, las cuales podemos adaptar a nuestro gusto. De momento lo que ms nos interesa es la barra de Objetos, que os la he marcado en rojo en la imagen de la derecha para que la tengis bien localizada, pues vamos a trabajar mucho con ella, porque con esos objetos iremos diseando nuestra antena Belgrano. A la izquierda tenemos la ventana donde irn apareciendo los componentes, los materiales, etc de nuestra antena segn la vayamos diseando, as como los diferentes resultados de la simulacin. A la parte inferior tenemos dos ventanas, la Lista de Parmetros, donde irn apareciendo los diferentes parmetros que usemos en nuestra antena (radios, distancias, separaciones, etc) y la ventana de mensajes donde el programa nos ir informando del proceso de la simulacin. En el centro tenemos la ventana principal donde iremos haciendo nuestro diseo, que ser tridimensional, es decir en 3D, por lo que con el teclado numrico podemos girar la imagen para verla de frente(5) desde arriba(8), desde abajo(2), desde la izquierda(4), desde la derecha(6) o en perspectiva(0). Con la rueda del ratn podemos hacer Zoom y con la barra espaciadora ajustamos y centramos nuestro diseo a la ventana. De momento le damos al 5 y dejamos la vista frontal.

  • En la barra de objetos tenemos las formas bsicas que podemos usar para disear nuestra antena, Bloques, Esferas, Cilindros, Conos, Toroides (donuts), etc Para la Belgrano necesitamos crear Cilindros Elpticos y puede que esa opcin no nos aparezca en la barra de Objetos por lo que tendremos que aadirla nosotros. Nos situamos encima de la barra de Objetos, le damos al botn derecho y luego a Customize. En la ventana que nos aparece pinchamos en la pestaa Command y luego en la categora Object Tools. Ahora, en Buttons cogemos el de "Create Elliptical Cylinder" y lo arrastramos a la barra herramientas de objetos colocndolo entre el Cilindro y el Cono.

    Le damos a Aceptar y ya tenemos la herramienta para crear nuestras elipses.

  • Pinchamos en nuestro nuevo icono de crear cilindros elpticos y hacemos dobleclick en el centro de la cuadrcula, nos desplazamos a la derecha, volvemos a hacer doble click, subimos hacia arriba, volvemos a hacer dobleclick, bajamos un poco, hacemos dobleclick y nos aparece una ventana muy interesante, pues hasta ahora hemos hecho una elipse a ojo, sin dimensiones concretas, pero en esta ventana podemos definir exactamente como queremos que sea nuestra elipse:

    Rellenamos las casillas con los siguientes datos: Nombre->Reflector Orientacin->Z RadioX->Rx RadioY->Ry CentroX->0 CentroY->0 Zmin->-Rg Zmax->0 Segments->0 Component->Belgrano Material->Load from Material Library->Copper Le estamos diciendo que nuestra elipse se llama Reflector, tiene un radio horizontal Rx, un radio vertical Ry, el centro de la elipse coincide con el centro de coordenadas (0,0) tiene un grosor Rg, forma parte del componente llamado Belgrano y es de Cobre.

  • Radio Rx, radio Ry, Grosor Rg? No ponemos nmeros? Pues no, si ponemos nmeros se quedaran fijos y el programa no nos dejara jugar con ellos, por eso ponemos lo que se llaman Parmetros y que no es otra cosa que un nombre al cual luego le daremos un valor. Si os fijis he puesto el grosor en Zmin y en negativo (-Rg) mientras que el Zmax es cero. Eso lo hago porque quiero que la cara frontal del Reflector est situada en la coordenada cero y no se mueva, mientras que la cara posterior ir situada segn el grosor del reflector y en negativo, es decir, hacia atrs. Le damos a OK y nos aparece una ventanita donde nos dice que ha encontrado un nuevo parmetro, llamado Rx, por lo que pide que le indiquemos que valor tiene y le demos una pequea descripcin. Introducimos los datos que nos pide igual que en la imagen de la derecha y le damos a OK. 121/2? Qu es eso? Muy fcil, el Dimetro horizontal del Reflector es 121, pero el programa nos est pidiendo el Radio, que es la mitad, es decir 60.5 por lo que puedo poner 60.5 o puedo poner 121/2 que es lo mismo y no os preocupis que el programa sabr dividirlo. Continuamos introduciendo Valor y Descripcin para Ry y para Rg.

    Ahora le damos a la barra espaciadora para que nos ajuste el diseo que hemos creado a la ventana y ya tenemos nuestro Reflector. Si nos fijamos en la ventana de Lista de Parmetros vemos que han aparecido los Parmetros que hemos introducido, su Valor y su Descripcin, los cuales podemos cambiar en cualquier momento con solo seleccionarlos y modificarlos, sin necesidad de tocar la elipse para nada.

  • Ahora que tenemos el Reflector, vamos a crear el Ncleo de nuestra antena Belgrano. Volvemos a pinchar en el icono de crear cilindros elpticos y repetimos el proceso que habamos hecho con el Reflector, pero esta vez cuando aparezca la ventana le daremos estos datos: Nombre->Nucleo Orientacin->Z RadioX->Nx RadioY->Ny CentroX->0 CentroY->0 Zmin->Nz Zmax->Nz+Ng Segments->0 Component->Belgrano Material->Copper

    El parmetro Nz indica la posicin de la cara posterior del ncleo, en este caso 6mm por lo que como la cara frontal del Reflector la tenemos situada en cero, nos dar una separacin entre Reflector y Ncleo de 6mm. El parmetro Ng es el grosor del Ncleo. Zmax es la posicin de la cara frontal del director y est situada en Nz+Ng es decir a 6+1 = 7mm. Ahora podemos jugar un poco a ver el diseo desde arriba, abajo, izquierda, derecha, perspectiva y frontal usando el teclado numrico.

  • Vamos a crear la Orejeta donde luego se conectar el Vivo. En la barra de Objetos pinchamos en Create Cylinder, luego nos situamos un poco por arriba de la elipse del Ncleo, hacemos doble click, movemos un poco a la derecha y vamos haciendo dobleclicks hasta que aparezca la ventana donde introduciremos los datos del Cilindro que estamos creando segn la siguiente imagen.

    Pulsamos OK y nos pedir los Valores y Descripciones para Orejeta y DistVivo:

    Como podis imaginar, el parmetro Orejeta es el radio de la orejeta y DistVivo es la distancia desde el borde del reflector al centro del vivo. Muy bien, casi lo tenemos, Si hacemos Zoom para ver como queda la unin entre la orejeta y el Ncleo veremos que no se parec