INANOE Repositorio (Inst- Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
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Sistema de recolección de energía de señales de radiofrecuencia utilizando antenas textiles
Get PDFRadio frequency energy harvesting has great potential as an energy source that can be used to power small autonomous electronic devices, wireless sensors and wearable technology. This source of energy is being strengthened due to the technological progress of our society, because day after day there are more electromagnetic signals coming from mobile networks, WIFI, television, satellites, etc. Taking advantage of the benefits of this technology as an energy source, a multi-band rectenna is designed and manufactured to capture energy from 4 mobile bands: 1700 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz, 2100 MHz and the WIFI band of 2400 MHz; in this way, more energy can be collected than from a single frequency band. On the other hand, taking advantage of the fact that wearable technology offers great possibilities for future electronic applications, microstrip antennas are developed with conductive fabric and textile materials used as a substrate; to subsequently adapt to a shirt that will be used together with a small rectifier to energy harvesting through of microwave signals.La recolección de energía del ambiente por medio de señales de radiofrecuencia posee un gran potencial como fuente de energía, que puede ser aprovechada para alimentar pequeños dispositivos electrónicos, sensores inalámbricos, tecnología vestible, etc. Esta fuente de energía ha ido tomando más fuerza debido al avance tecnológico de nuestra sociedad, día tras días son más las señales electromagnéticas provenientes de redes móviles, de WIFI, de televisión, de satélites, etc. Aprovechando los beneficios de esta tecnología como fuente de energía, se diseña y fabrica una rectena multibanda para captar energía proveniente de 4 bandas móviles: 1700 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz, 2100 MHz y de la banda de WIFI de 2400 MHz.
Por otro lado, ya que la tecnología vestible brinda grandes posibilidades para futuras aplicaciones electrónicas, se desarrollan antenas microstrip utilizando tela conductiva y textiles como sustrato, luego son adaptadas a una camisa para que en compañía de un pequeño rectificador se capte energía del ambiente a través de señales de microondas
Determinación de la impedancia característica de líneas de transmisión en PCB considerando el efecto de las pérdidas debidas al conductor
Get PDFData transmission through PCB interconnects falls within the microwave frequency range for circuits used in high speed computing applications. In consequence, for carrying out the analysis that allows for the corresponding design, these interconnections are treated as transmission lines that can be characterized from their fundamental parameters (i.e., the propagation constant and characteristic impedance). With this purpose, several research group have developed experimentally-based methods for obtaining these parameters. Nonetheless, for the case of the characteristic impedance, the problem has not been solved due to the difficult determination introduced by the effect of the electrical transitions required for measuring the required test structures.
In this work, a proposal for experimentally obtaining the characteristic impedance is presented, whose knowledge is crucial for avoiding signal reflections and unmatched transitions within the system; besides, once the characteristic impedance is known, the appropriate characterization of the interconnects can be performed.
Even though there exist different methods for calculating the characteristic impedance either from measured S-parameters or from propagation constant data, the main motivation of this work consists of including in the data processing previously neglected effects, such as the losses introduced by the conductor materials. This is achieved by including a term associated to the conductor losses that has not been previously considered. This method is physically based and is verified in different prototypes in which the line length and width, the position of the lines within the PCB, as well as the fiber weave pattern and the resin content of the dielectric laminate. Finally, good model–experiment correlation is achieved, where the maximum observed error is 1.5%.En circuitos electrónicos con aplicaciones de cómputo de alta velocidad, la transmisión de datos a través las interconexiones presentes en placas de circuito impreso o PCB, se encuentran dentro del rango de frecuencias de las microondas. Como consecuencia, para llevar a cabo el análisis que permita su diseño, dichas interconexiones se tratan como líneas de transmisión que se pueden caracterizar a partir de sus parámetros fundamentales (i.e., la constante de propagación y la impedancia característica). Con este propósito, se han desarrollado por distintos grupos de investigación métodos experimentales para su obtención. Sin embargo, para el caso de la impedancia característica, el problema no ha sido resuelto debido a su difícil determinación por el considerable efecto de las transiciones eléctricas requeridas para la medición de las estructuras de prueba necesarias.
En este trabajo se presenta una propuesta para obtener de manera experimental la impedancia característica, la cual es crucial conocer para evitar reflexiones y desacoplamientos en el sistema; además de que a partir de ésta, se puede realizar una caracterización adecuada de las interconexiones.
A pesar de que existen distintos métodos para calcular la impedancia característica a partir directamente los parámetros S medidos o bien, a partir de la constante de propagación, la principal motivación de este trabajo consiste en incluir en este proceso efectos previamente despreciados, como el de las pérdidas introducidas por el material conductor. Esto se logra añadiendo el término de las pérdidas debidas al conductor que no ha sido considerado anteriormente. Dicho método propuesto es físicamente fundamentado y se comprueba con distintos prototipos diferentes entre sí, variando la longitud, ancho de línea y posiciones de las líneas de transmisión, así como también el patrón del tejido de fibra de vidrio y el contenido de resina empleado en la construcción del laminado dieléctrico. Al final, se obtiene a una buena correlación entre el modelo y los datos obtenidos de manera experimental, con un error máximo menor al 1.5 %
Diseño Opto-Mecánico del Instrumento FICCO: “Fast Imaging Camera for Cananea Observatory”
Get PDFEn este trabajo se presenta el diseño opto-mecánico del instrumento FICCO: “Fast Imaging Camera for Cananea Observatory”. Se describe el diseño y manufactura en el área metal-mecánica, para la instalación de la cámara CCD ANDOR iXon Ultra 888 en el telescopio de 2.11 m del OAGH, que consistió en la fabricación de monturas que permiten acoplar el detector al instrumento Cámara Directa, acoplamientos para lentes, así como datos dimensionales de lentes y filtros que se pueden emplear con el nuevo CCD. Se diseñó una interfaz con la consola de control del telescopio de 2.1m que capta los datos necesarios para incorporarlos en el encabezado de cada imagen adquirida, esto es, mediante el desarrollo de un script con el software de control de la cámara Andor. Se presentan también los primeros resultados de alta resolución angular, derivados de mediciones astrométricas de estrellas binarias
Clasificación taxonómica de asteroides cercanos a la tierra
Get PDFEn adición a los ocho planetas, existen incontables cuerpos más pequeños orbitando el Sol. Estos objetos tienen un intervalo desde granos de polvo, hasta planetas menores que tienen suficiente gravedad para ser bastante esféricos. Un gran número de objetos se encuentran en zonas inestables. La mayoría de ellos cruzan o se acercan a las órbitas de uno o más de los ocho planetas, los cuales controlan su dinámica. Aquellos que se acercan a nuestro planeta se les conoce como objetos cercanos a la Tierra (NEOs por sus siglas en inglés). Los objetos cercanos a la Tierra se componen de cometas cercanos a la Tierra (NEAs por sus siglas en inglés) y asteroides cercanos a la Tierra (NECs por sus siglas en inglés), los cuales son de suma importancia, ya que tienen parámetros orbitales que los llevan a intersectar con la órbita de la Tierra. Es imprescindible estudiar los asteroides y en particular los NEAs por dos motivos. El primero es encontrar y monitorear los asteroides que podrían impactar en la Tierra, para tomar medidas de precaución (mitigar y prevenir daños). El segundo es, debido a la reciente área de la exploración espacial, la explotación de materias primas a través de la minería de asteroides. En este trabajo, se catalogó, utilizando el espectrógrafo Boller y Chivens del Observatorio Astrofísico Guillermo Haro, una cantidad de 49 asteroides con base en sus propiedades espectrales. Se utilizó como patrón espectral los espectros individuales de 1,341 asteroides de la base de datos del Estudio Espectroscópico de Asteroides del Cinturón Principal (SMASSII - Phase II of the Small Main-Belt Asteroid Spectroscopic Survey) y los espectros promedio de las 24 clases taxonómicas propuestas por DeMeo et al. (2009), para determinar los primeros diez resultados de la mínima distancia espectral de cada asteroide a catalogar. Se utilizó un método multivariable para seleccionar su posible clase taxonómica, que consiste en tomar en cuenta los valores de la distancia espectral y del albedo, así como sus propiedades orbitales para el caso de asteroides del cinturón principal
Sistema Integrado para la Evaluación de Señales Ecg en la Detección de Isquemia Cardíaca
Get PDFEl desarrollo de instrumentación biomédica se ha vuelto cada vez más relevante, especialmente en los entornos hospitalarios, donde estos instrumentos hacen posible el monitoreo constante de los pacientes y permiten un fácil acceso a su historial clínico. En este contexto, los dispositivos portátiles presentan grandes ventajas al permitir el monitoreo de múltiples variables fisiológicas sin que el paciente permanezca en el hospital. Uno de los principales desafíos para este tipo de dispositivos es el creciente interés por el monitoreo de señales biológicas que permitan diagnosticar o dar seguimiento a condiciones crónicas silenciosas tales como enfermedades renales, diabetes, hipertensión y enfermedades del corazón. Siendo las cardiopatías la causa de número uno de muerte en el mundo para países desarrollados y subdesarrollados. Este trabajo de tesis presenta el diseño e implementación a nivel integrado de un sistema de evaluación de señales provenientes de un electrocardiograma (ECG) para la detección de isquemia cardíaca orientado a sistemas portables. El sistema se divide en dos partes; un convertidor Analógico Digital de aproximaciones sucesivas de 14 bits y un clasificador de latidos isquémicos y no isquémicos. El convertidor analógico digital SAR por sus siglas en inglés Successive Approximation Register se diseñó en la tecnología CMOS de UMC180 nm. El diseño considera los beneficios de un circuito ADC totalmente diferencial para simplificar los pasos lógicos para calcular la conversión de datos. El SAR ADC propuesto incorpora el diseño de un comparador robusto a variaciones de proceso y temperatura, logrando un número efectivo de 14,07 bits con una figura de mérito de Walden de 7,04 fJ/conversion step para aplicaciones biomédicas. Por su parte el algoritmo de clasificación del sistema de evaluación propuesto se centra en diferenciar los latidos cardíacos isquémicos de los no isquémicos en función de los métodos y técnicas propuestas por médicos especialistas en el diagnóstico de isquemia cardíaca. Estos métodos y técnicas son implementadas a través de lógica difusa. El algoritmo de clasificación se describió con una resolución de 8 bits y una de 14 bits mediante el lenguaje VHDL - VHSIC (Very High Speed Integrated Circuits) Hardware Description Language
Galaxy pairs in the galaxy and mass assembly (GAMA) survey: the interplay between galaxy mass, star formation rate and the heavy elements abundance
Get PDFThis project is focused on the analysis of galaxy pairs since they are the minimal unit in which changes of different properties can be measured, such as star formation rate and metallicity. Data are taken from the Galaxy and Mass Assembly Survey II (GAMAII). The 2dF robot positioner of fibres solved the problem of fiber collision (seen in SDSS), this makes the GAMA survey highly complete and ideal for the study of pairs and groups of galaxies. We selected galaxies at all multiplicities, with a maximum angular separation of 100 arcsec, relative velocity ∆ 3 and a redshift interva
3D modelling of near-earth asteroids using lightcurve database
Get PDFThe record of catastrophic impacts of asteroids towards the Earth, indicates that such phenomena will, to a certainty, occur at some time in the future. Given this threat, the only convenient approach to elaborate a mitigation strategy is to know, as much as possible, the characteristics of the objects with high probability of striking the planet: Near-Earth Asteroids (NEAs). This work focuses on the asteroid characteristics that can be obtain through the synthesis of photometric data i.e. period of rotation, amplitude of the lightcurve, shape and direction of the spin axis or pole. The NEAs (25916) 2001 CP44, (1627) Ivar, (1036) Ganymed (1866) Sisyphus and (450894) 2008 BT 18 were selected to be observed during the months of March, April and May. Subsequent, lightcurve analysis was performed by means of the software MPO Canopus, and last, with the lightcurves available in the ALCDEF data base and the own data, the inversion method was run in MPO LCInvert software. Accordingly, first it is presented lightcurves of the observed objects as well as period of rotation and amplitude of the lightcurve. Asteroids (25916) 2001 CP44, (1627) Ivar, (1036) Ganymed and (1866) Sisyphus show results that are consistent with others previously published, however asteroid (450894) 2008 BT 18, due to its binary nature, did now show conclusive results. Shortly it is also presented the outcomes of the inversion process. For asteroids (25916) 2001 CP44, (1627) Ivar, (1036) Ganymed, the pole direction and shape are close to its true solution, on the other hand, the presented pole and shape of (1866) Sisyphus (450894) 2008 BT 18 are the best fit with the available data and further observations are needed to improve the solution. The results of the characterization process shows that the Schmidt Camera is a suitable instrument for asteroid photometry and hence, INAOE should keep on contributing to the effort of NEAs characterization
Stellar orbital dynamics of disk galaxies: I bars, II spiral arms.
No full textI. Bars
We investigate regular and chaotic two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) orbits of stars in models of a galactic potential consisting of a disk, a halo, and a bar to find the origin of boxy components that are part of the bar or (almost) the bar itself. Our models originate in snapshots of an N-body simulation, which develops a strong bar. We consider three snapshots of the simulation, and, for the orbital study, we treat each snapshot independently, as an autonomous Hamiltonian system. The calculated corotation−to−bar length ratios indicate that in all three cases, the bar rotates slowly, while the orientation of the orbits of the main family of periodic orbits changes along its characteristic. We characterize the orbits as regular, sticky, or chaotic after integrating them for a 10 Gyr period by using the GALI₂ index. Boxiness in the equatorial plane is associated either with quasi-periodic orbits in the outer parts of stability islands or with sticky orbits around them, which can be found in a large range of energies. We indicate the location of such orbits in diagrams, which include the characteristic of the main family. They are always found about the transition region from order to chaos. By perturbing such orbits in the vertical direction, we find a class of 3D nonperiodic orbits, which have boxy projections both in their face-on and side-on views.
II. Spiral Arms
The PERLAS potential has been successfully used in many studies related to the dynamics of the spiral arms on the equatorial plane of normal (nonbarred) spiral galaxies. In the present work, we extend these studies by investigating the three-dimensional (3D) dynamics of the spiral arms in the same type of potential. We consider a typical open, logarithmic, spiral pattern of pitch angle 25° and we examine the stellar orbits that can support it as the ratio of the masses of the spiral over the disk component (Ms/Md) varies. We indicate the families of (3D) periodic orbits that act as the backbone of the spiral structure and we discuss their stability in the models we present. We study further the quasiperiodic and nonperiodic orbits in general that follow spiral-supporting orbits as the Ms/Md ratio increases. We find that a bisymmetric spiral with 25° pitch angle is better supported by orbits in models with 0.03⪅ Ms/ Md ⪅ 0.07
Fuerza foto-electromotriz en películas de perovskita
Get PDFEn esta tesis se utiliza la técnica de fuerza foto-electromotriz para realizar la caracterización fotoeléctrica de películas delgadas de perovskita (CH₃NH₃PbI₃: MAPI) y en base a los resultados se propone un mecanismo de transporte de portadores de carga. Debido a que hay diferencia de hasta nueve órdenes de magnitud en los tiempos de relajación dieléctricos, se presentan tres variantes del efecto foto-FEM: franjas corrientes, franjas vibrantes y speckle; los cuales abarcan un rango de frecuencias desde 1 mHz hasta 10 MHz. Los parámetros temporales se obtienen de la dependencia frecuencia/velocidad de la señal foto-FEM. El signo en la señal foto-FEM, determina que para frecuencias menores a 100 kHz predominan los electrones e⁻ y para frecuencias del orden de MHz el tipo de relajación corresponde a huecos e⁺, lo cual es evidente al compararlo con la señal foto-FEM del cristal BSO, cuyos portadores dominantes son electrones. Adicionalmente se calcula la longitud de difusión L ambipolar de la dependencia de espaciamiento entre franjas.Las películas de perovskita a caracterizar se someten a un tratamiento térmico. En el experimento de franjas corrientes para temperatura arriba de 330 K, la relajación debida a huecos crece abruptamente, evidenciando el proceso de conductividad bipolar, este cambio en el mecanismo de fotoconductividad permanece aún al enfriar la película a temperatura ambiente. Para franjas vibrantes a temperatura ambiente se observa una respuesta plana, misma que a 350 K presenta una dependencia cuasi-lineal en frecuencia y al bajar temperatura a 310 K, y mantenerla iluminada por largos periodos de tiempo, la señal foto-FEM aumenta para bajas frecuencias de modulación y la frecuencia de corte disminuye de 220 Hz a decenas de Hz. El análisis del proceso lento con speckle nos dice que el tiempo característico no depende fuertemente de la temperatura; pero en un rango de 330 K a 350 K la amplitud (20 mV) disminuye veinte veces y después de enfriarlo recupera solo una quinta parte de su amplitud, por lo que el cambio en fotoconductividad es permanente. Analizando las tres variantes del efecto se observa que para todas las mediciones en un rango de temperatura de 330 K a 340 K hay un cambio abrupto en el mecanismo de fotoconductividad, el proceso de relajación lento se inhibe y se cambia el balance entre electrones y huecos
Modelo escalable y dependiente de frecuencia para la representación de líneas de transmisión acopladas en tecnología de PCB
Get PDFThe need to reduce cost and space in the manufacture of electronic equipment in printed circuit boards that conform the devices, has generated that the transmission lines that interconnect them are manufactured at considerably small separation. Due to this, and considering the high frequencies of operation, near field coupling effects such as crosstalk occur, which causes the degradation of the signals propagating by the lines. A methodology that allows us to obtain a microstrip line model to determine the RLGC parameters (resistance, inductance, conductance and capacitance) in common and differential modes depending on the frequency and the separation of the lines, neglecting the conversion of the modes is presented. From the results of these models, it is possible to calculate the S parameters for the coupled lines. The proposed models can be extrapolated to any desired separation, to analyze the effect of near-end and far-end crosstalk when the separation of the lines is increased. This work employs coupled microstrip lines with four different separations among them in order to propose a model. With the purpose of validating the results and verifying correlation, experimental dispersion parameters are compared with the parameters obtained from the model in the frequency domain (70 KHz to 10 GHz) and in the time domain (0 ns a 4 ns).La necesidad en la fabricación de equipos electrónicos de reducir costo y espacio en las tarjetas que integran los dispositivos, ha generado que las líneas de transmisión que los interconectan sean fabricadas a una separación considerablemente pequeña. Debido a esto y a las altas frecuencias de operación, se producen acoplamientos por campo cercano como la diafonía, que provoca la degradación de las señales que transportan las líneas. Se presenta una metodología que permite obtener un modelo para líneas de microcinta para determinar los parámetros RLGC (resistencia, inductancia, conductancia y capacitancia) en modo común y diferencial en función de la frecuencia y separación de las líneas, despreciando la conversión de modos. A partir de los resultados obtenidos de estos modelos, es posible calcular los parámetros de dispersión para las líneas acopladas. Los modelos propuestos pueden ser extrapolados a cualquier separación deseada, para analizar el efecto de la diafonía de extremo cercano y extremo lejano al aumentar la separación de las líneas. En este trabajo se emplearon líneas de microcinta acopladas con cuatro separaciones diferentes entre ellas para proponer un modelo. Con el propósito de validar los resultados y verificar la correlación, los parámetros de dispersión experimentales se comparan con los parámetros obtenidos del modelo en el dominio de la frecuencia (70 KHz a 10 GHz) y en el dominio del tiempo (0 ns a 4 ns)