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  • 7/22/2019 Belgrano Cst

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    Diseo yOptimizacin

    de la antenaBelgrano

    usando el CST

    MicroWaveStudioPor Synthex

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    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 haolvidado ;)

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    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 circularpero 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 conseguaaumentar 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 CSTMicroWave 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 antenaBelgrano usando el programa CST MicroWave Studio. He usado la versin 2009, pero os puedevaler 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!!!

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    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.

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

    A la parte superior tenemos los mens y las barras deherramientas, las cuales podemos adaptar a nuestro

    gusto. De momento lo que ms nos interesa es labarra 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.

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    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 barraherramientas de objetos colocndolo entre el Cilindro y el Cono.

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

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    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->RyCentroX->0CentroY->0

    Zmin->-RgZmax->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.

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    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 llamanParmetros 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, esdecir, 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 quele 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 nosest 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 momentocon solo seleccionarlos y modificarlos, sin necesidad de tocar la elipse para nada.

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    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->NyCentroX->0

    CentroY->0

    Zmin->Nz

    Zmax->Nz+Ng

    Segments->0

    Component->BelgranoMaterial->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