INANOE Repositorio (Inst- Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
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Diseño de un phase locked loop con una nueva topología de VCO a través de un inductor activo
No full textTittle: Design of Phase Lock Looop with a new VCO topology through of an
active inductor
Author: Erick Jes_us Arenas Mendoza
Key Words: Third-Order active inductor, Gyrator-C, VCO, Phase noise
Description: This work shows a PLL with a Third-Order active inductor with
the Gyrator-C topology, and the stability of the resonanat tank is taken as a designed
criterion.
Initiatally, the most important characteristics in VCO design are evaluated. Some
of these characteristcs are: quality factor, tuning range and power. After, the three
more common oscillators are analyzed with their advantages and disadvanteges. An
oscillator with active inductor is selected as the best option. To choose the active
inductor circuit, some characteritics of different circuits with Gyrator-C topology
(two back-to-back connected transconductors) are evaluated and the structures with
major performance are taken into the model of lossy resonant tank LC.
The proposed Third-Order active inductor is built with a complementary di_erential
pair, each one with a charge of transistors connected as a diode and cross
coupled transistors; the current copy of each stage is joined in a third stage and the
inductance changes are done by increase transconductance of the transistors.
With the Third-Order active inductor characterization, the circuit can be became
into VCO with the manipulation of the state equation; using this new topology of
VCO are gotten a average phase noise of -143dBc/Hz, a tuning range of 2;68GHz
to 3;7GHz and an average power consumption of 7mW.Título: Diseño de un Phase Lock Loop con una nueva topología de VCO a partir
de un inductor activo
Autor: Erick Jesús Arenas Mendoza
Palabras Clave: Inductor activo de tercer orden, Girador-C, VCO, Ruido de fase
Descripción: En este trabajo se diseña un PLL explorando la posibilidad de realizar
un inductor activo de tercer orden a partir de la topología Girador-C y tomando
como criterio de diseño la estabilidad de un circuito resonante LC.
Inicialmente se evalúan las características más importantes en el diseño de un VCO
como lo son el factor de calidad, potencia y el rango de sintonización de la frecuencia,
después se analizan brevemente las ventajas y desventajas de los tres tipos de osciladores
más utilizados, de estos se selecciona para este trabajo los osciladores a partir de
un inductor activo. Para la selección del inductor activo se analizan las características
de diferentes circuitos basados en la topología Girador-C (dos transconductores conectados
espalda con espalda) y se seleccionan las estructuras que permitan mejorar
el rendimiento de un circuito tanque resonante con pérdidas.
El inductor activo de tercer orden propuesto está formado por un par diferencial
complementario, cada uno con una carga de transistores conectados como diodo y
transistores cruzados; la copia de corriente de cada etapa es unida en una tercera
etapa y la variación de la inductancia se produce a través del aumento en la transconductancia de los transistores.
Con la ayuda de la caracterización del inductor activo de tercer orden, se puede
transformar este, en un VCO mediante la manipulación de la ecuación de estado;
utilizando esta nueva topología de VCO se obtiene un ruido de fase promedio de
-143dBc/Hz, un rango de sintonización de 2;68GHz a 3;7GHz y una potencia promedio
de 7mW
Digital forensics method for image tampering detection
Get PDFDigital Forensics methods in images are growing up because of the increasing in the use of digital tools, like smartphones, digital cameras, social networks and the Internet in general. One of the most common attacks in digital images is the Copy-Move, which is the copy of a region of an image into the same image; many methods for Copy-Move Forgery Detection (CMFD) were developed in the recent years, and they are divided into two types of analysis: Block-based and Keypoint-based. In this work a new method which combines both types of CMFD analysis is explained, it uses an algorithm proposed in 2011 which is based in SIFT method, Zernike moments and an image segmentation by superpixels. Also, some experiments made with a steganalysis algorithm which prove that it can be used as an original-copied detector between the original region and the tampered region are presented
An effective and efficient fingerprinting method for video copy detection
Get PDFIn a scenario where the use of video applications is globally increasing, video copy
detection is becoming an indispensable task for many applications such as content
management, searching, retrieval, authentication, integrity verification, monitoring,
tracking, video management, monetization, and watermarking support.
A significant challenge for current copy detection methods is the increasing
number of video transformations produced intentionally or by the signal processing
and video transmission. Thus, robust and discriminant copy detection
methods are required to face those changes. A practical approach widely used for
video copy detection is a passive or content-based fingerprinting method. In the
past decade, although many robust fingerprinting methods have been proposed,
those are not sufficiently discriminant and efficient for real scenarios. Therefore,
an additional challenge is to achieve copy detection with high precision in realtime
processing, especially for applications that do not tolerate false alarms, e.g.
in video streaming transmissions. That is, faster-fingerprinting methods are necessary
to process an immense amount of data in applications in real-time and at
the same time robust against common and severe video transformations
SMOTE-D, Una versión determinista de SMOTE
Get PDFEn diferentes aplicaciones prácticas es común que se presente desbalance entre
clases. Este problema aparece cuando la cantidad de objetos en una clase
es mucho menor que en la otra. Esta diferencia en el tamaño de las clases
causa que los métodos de clasificación favorezcan a la clase con mayor cantidad
de objetos (mayoritaria), produciendo un mal desempeño de clasificación
para la clase con menor cantidad de objetos (minoritaria).
Las soluciones propuestas en la literatura, para el problema de desbalance
entre clases, pueden dividirse en dos tipos: soluciones a nivel algorítmico
y soluciones a nivel de datos. Las soluciones a nivel algorítmico modifican los
algoritmos de clasificación para mejorar la clasificación en la clase minoritaria.
Por otra parte, las soluciones a nivel de datos utilizan métodos de
re-muestreo para balancear el conjunto de datos.
Dentro de los métodos de re-muestreo podemos encontrar 3 tipos: submuestreo,
sobre-muestreo y re-muestreo híbrido. Los métodos de sub-muestreo
reducen la cantidad de objetos en la clase mayoritaria con el objetivo de balancear
el conjunto de datos, esto tiene la ventaja de que los modelos de
clasificación sean más simples y rápidos. Los métodos de sobre-muestreo incrementan
la cantidad de objetos de la clase minoritaria al generar nuevos
objetos sintéticos. Dicha generación tiene como objetivo balancear el conjunto
de datos, resultando a la vez en una mejora de la clasificación para
los objetos de la clase minoritaria, los cuales usualmente son los de mayor
interés. Finalmente, los métodos de re-muestreo híbrido combinan los dos
tipos de métodos anteriores, persiguiendo las ventajas de ambos.
En esta tesis se propone una versión determinista de SMOTE (Synthetic
Minority Over-sampling Technique), uno de los métodos de sobre-muestreo
más conocidos de la literatura, el cual genera objetos sintéticos de forma aleatoria
entre dos objetos de la clase minoritaria. En esta tesis no estudiamos
los métodos de sub-muestreo, ya que nuestro principal interés es mejorar la
clasificación de objetos de la clase minoritaria, sin eliminar objetos de la clase
mayoritaria, lo cual puede producir pérdida de información importante. Finalmente,
se realizó una comparación del método propuesto contra SMOTE
y algunos métodos de sobre-muestreo basados en SMOTE, utilizando conjuntos
de datos con desbalance obtenidos del repositorio KEEL, mostrando
las bondades del método propuesto
Towards needle-free injection by thermocavitation in microfluidic devices
Get PDFIn this work the continuous wave (C.W) laser-based cavitation or
thermocavitation is explored as a microfluidic tool. Particularly, this thesis
focused in the generation of liquid microjets by means of thermocavitation
bubble expansion in confined regions. Specially designed microfluidic devices
were fabricated to generate fast microjets (velocities up to 100 m/s), with the
aim of study its penetration depth in low concentration agar phantoms, which
mechanical properties are similar to human skin, besides of being transparent
and elastic gels. The maximum penetration depth (1 mm) with a single jet shot
and the use of low to medium power (100 mW) CW laser, reveal the potential
of this system to develop a needle-free injector portable, affordable, compact
and reusable in a near future. This, with the final goal of avoiding the issues
caused by needles such as needle-stick injuries, transmission of diseases and
waste contamination.En este trabajo de tesis se explora la termocavitación o cavitación con láser de
onda continua (O.C) como una herramienta para la microfluídica.
Particularmente, esta investigación se enfoca en la generación de micro
chorros o jets, mediante la expansión de una burbuja de termocavitación en
regiones confinadas. Se fabricaron dispositivos microfluídicos, especialmente
diseñados para generar jet a altas velocidades (100 m/s), con el objetivo de
estudiar su penetración en geles de agar a bajas concentraciones, cuyas
propiedades mecánicas son similares a las de la piel humana, además de ser
un polímero transparente y elástico. La máxima profundidad de penetración
adquirida (1 mm) con un solo disparo de jet y el uso de un láser de onda
continua de media a baja potencia (100 mW), revelan el potencial de este
sistema para fabricar un inyector de fármacos libre de agujas, portátil,
asequible, compacto y reusable en un futuro. Esto, con la finalidad de evitar los
problemas que conlleva el uso de jeringas como mecanismo de inyección, tales
como transmisión de enfermedades, lesiones y contaminación de residuos
Reversible watermarking scheme with watermark and signal robustness for audio
Get PDFIn recent years, Internet use has increased the unauthorized distribution of multimedia
content and digital watermarking is a means to protect these contents from illegal
actions. However, conventional watermarking produces distortions to the watermarked
signals that cannot be counteracted, which are not acceptable for applications in the
medical or military field. Reversible watermarking schemes (RWS) allow to counteract
such distortions; although they are fragile, which means that any modification to the
watermarked signals will cause the loss of the embedded watermarks as well as the
original signal.
In this doctoral research, a reversible watermarking scheme with watermark and
signal robustness is proposed. It is a contribution to the state of the art because
there are no such schemes in the literature. A framework is proposed to address
this problem, that was validated through experimental results with images and audio
signals, and it is an abstract construction to solve the research problem. It was assumed
that since the framework proved to be effective for images, it could be followed in the
same way to propose a solution for audio signals.
The framework consists of two stages, namely a fragile reversible one and a selfrecovery
one. The fragile reversible stage allows the insertion of the watermark and
the self-recovery one inserts control information that allows the restoration after the
watermarked signals have been attacked with content replacement. To implement the
framework for audio signals, a reversible watermarking scheme and a self-recovery
scheme had to be proposed. The self-recovery scheme is a contribution to the state of
the art because, to the best of our knowledge, the scheme proposed is the first effort
for this type of media.
The reversible watermarking scheme for audio signals uses the auditory masking
properties of the signals to determine the frequencies where embedding of the watermark
will cause unnoticeable distortions. Moreover, the strategy from the reversible
watermarking scheme proposed was also included in the self-recovery scheme proposed,
and it allowed the insertion of the control information that was required for
perfect restoration of the signals after content replacement was applied. With perfect
restoration, the framework could be completed and tested for audio signals.En años recientes, el uso de Internet ha incrementado la distribución no autorizada de
contenido multimedia y las marcas de agua digitales han sido utilizadas para proteger
estos contenidos de acciones ilegales. Sin embargo, los esquemas convencionales
producen distorsiones sobre las señales marcadas que no pueden ser contrarrestadas,
lo cual no es aceptable para aplicaciones en los campos médicos y militares. Los
esquemas de marcas de agua reversibles (RWS, por sus siglas en inglés) permiten
contrarestar estas distortiones, aunque son frágiles, lo que significa que cualquier
modificación a las señales marcadas causará la pérdida de las marcas insertadas así
como de las señales originales.
En esta investigación doctoral, se propone un esquema reversible de marcas de
agua con robustez de la marca y de la señal. Es una contribución al estado del arte
porque tales esquemas no existen en la literatura. Se propone un marco conceptual
para abordar el problema, éste fue validado a través de resultados experimentales con
imágenes y señales de audio, y éste es una abstracción para resolver el problema de
investigación. Se partió de la suposición que, dado que el marco conceptual demostró
ser efectivo para imágenes, éste podría utilizarse de la misma manera para una solución
en señales de audio.
El marco conceptual consiste en dos etapas, una frágil reversible y otra autorecuperable;
la etapa frágil reversible permite insertar la marca de agua y la etapa autorecuperable
inserta información de control que permite la restauración después que las
señales marcadas han sido atacadas con reemplazo de contenido. Para implementar el
marco para señales de audio, un esquema reversible de marcas agua y un esquema
auto-recuperable para señales de audio tuvieron que ser propuestos. El esquema
auto-recuperable es una contribución al estado del arte, dado que éste es el primer
esquema de este tipo para señales de audio.
El esquema reversible de marcas de agua para señales de audio utiliza las propiedades
de enmascaramiento auditivo para determinar las frecuencias donde la inserción de
la marca produce distorsiones que no son notorias. Aún más, la estrategia usada
por el esquema reversible de marcas de agua también fue incluida en el esquema
auto-recuperable propuesto, misma que permitió la inserción de la información de
control requerida para la restauración perfecta de las señales después que el ataque de
reemplazo de contenido
Modeling of memristive systems and its applications
Get PDFSince the advent of the memristor as an actual basic element, a signifiant thrust of the research has been oriented to develop applications of the memristor in circuit design and signal processing. Nullor-based negative-feedback amplifiers are among the most directly feasible applications due to the fact that the memory property of the memristor can be incorporated to the overall transfer gain by placing a memristive feedback. This thesis introduces a tailored memristor model for the analysis of nullor-based negative-feedback memristive amplifiers. The model has been developed by using a modi_ed homotopy method that yields a fully symbolic harmonic expression of the memristance. This model can be recast in a piece of Verilog-A code for electric simulation of the amplifiers. Harmonic distortion and noise analyses are carried out for the four types of nullor-based memristive amplifiers, namely, voltage, transmemristance, transmemductance and current amplifiers. In a further step, the nullor is implemented by a memistor which consists in the back-to-back connection of two memristors. As a result, it yields a full memristive amplifier. Finally, a transmemristance memistor-based configuration is tackled as a case study.Desde el advenimiento del memristor como elemento básico de circuito real, ha habido un signicativo impulso en la investigación orientada al desarrollo de aplicaciones del memristor en diseño de circuitos y procesamiento de señales. Aplicadores con retroalimentación negativa basados en nullores se encuentran entre las aplicaciones más factibles debido a que la propiedad de memoria del memristor puede ser incorporada a la transferencia de aplicación al colocar el memristor directamente en el lazo de retroalimentación. Esta tesis introduce un modelo del memristor que resulta ad hoc para el análisis de amplificadores de retroalimentación negativa basados en nullores. El modelo ha
sido desarrollado utilizando el método de homotopía modificado que resulta en una expresión totalmente simbólica de la memristancia con una estructura de funciones armónicas. El modelo desarrollado puede ser codificado en Verilog-A para fines de simulación eléctrica de los amplificadores. Se ha realizado el análisis de distorsión armónica y el análisis de ruido para los cuatro tipos de amplificadores basados en nullores, de voltaje, de transmemristancia, de transmemductancia y de corriente. En un paso posterior, el nullor se implementa con un memistor, el cual consiste en la conexión anti-serie de dos memristores. Obteniéndose de esta manera, un amplificador puramente memristivo. Finalmente un amplificador de transmemristencia se analiza cómo caso de estudio
Evaluación y limpieza de los espejos: Primario y Secundario; del telescopio Guillermo Haro INAOE, Cananea Sonora
No full textEl Observatorio astronómico Guillermo Haro, ubicado en el cerro de la Mariquita en Cananea Sonora, cuenta con un telescopio Ritchey Chrètien cuyos espejos fueron diseñados y fabricados en el INAOE[1]. La película de aluminio de estos espejos por estar expuestos al medio ambiente cuando el telescopio esta en uso, sufre deterioro, por lo que es necesario darle mantenimiento por lo menos cada tres años para que puedan trabajar óptimamente. El mantenimiento consiste en quitar la película de aluminio y colocar una nueva, para lo cual es necesario desmontar los espejos de su estructura mecánica, quitarles la película de aluminio, lavarlos y prepararlos para el depósito de la nueva película
Aplicaciones de la ecuación de transporte de irradiancia (ETI), en metrología óptica.
Get PDFThere is now a large amount of electronic and printed information about the optical tests, but in few there are three-dimensional Wavefront results. In this work we present the study of a technique used as an optical test to evaluate the quality of optical elements through an integral-differential analysis of the Irradiance Transport Equation (ITE). Therefore, we start from the work of Teague [1], where the ITE is derived and proposes a solution from irradiance measurements and Green functions to obtain the Wavefront. Subsequently, we analyze the work of Takeda [2] who develops a method that interprets interferograms using a Fourier's analysis to obtain the phase, and in turn, the Wavefront. On the other hand, Ichikawa-Lohmann-Takeda (ILT) [3] retakes Takeda's work and applies it to the ITE, using a grid of Ronchi, and from measurements of irradiance in two close planes obtain the Wavefront from lenses under test. In the present work of doctoral thesis, we rely on the methods and techniques of Teague [1], Takeda [2] and ILT [3] to optimize their results, in simulations and experimentally, and obtain a simplified version of the ITE eliminating a of the terms of it. In Chapter One, we describe some aspects of the history of optics, applied to the study of lens quality, and briefly outline our proposal to achieve our objectives. In Chapter 2 we introduced the subject of optical tests, generally as field of work, and the application of the ITE to obtain the Wavefront, similar to ILT [3] based on the Takeda's method [2] of the Fourier transform. In Chapter Three, we will give a brief general introduction to the use of Matlab [4] and filter theory [5], as we will apply this throughout the work. We then simulate the work of ILT [3] and carry out an analysis to the filtering of the Fourier transform technique; in order to optimize their results. In Chapter Four, we used the results of Chapter Three to optimize ILT's work [3], making some modifications to the type of filters that were used. In the experimental arrangement the effect of the period of the Ronchi grid was analyzed; as well as the error introduced by the inclination of the grid relative to the optical axis.En la actualidad existe una gran cantidad de información electrónica e impresa acerca de las pruebas ópticas, pero en pocas destacan resultados tridimensionales del frente de onda. En este trabajo presentamos el estudio de una técnica empleada como prueba óptica para evaluar la calidad de elementos ópticos a través de un análisis integro-diferencial de la Ecuación de Transporte de Irradiancia (ETI). Por lo cual, partimos del trabajo de Teague [1], donde se deriva la ETI y propone una solución a partir de mediciones de irradiancia y funciones de Green para obtener el frente de onda. Posteriormente, analizamos el trabajo de Takeda [2] que desarrolla un método que interpretar interferogramas empleando un análisis de Fourier para obtener la fase, y a su vez, el frente de onda. Por otro lado, Ichikawa-Lohmann-Takeda (ILT) [3] retoman el trabajo de Takeda y lo aplica a la ETI, empleando una rejilla de Ronchi, y a partir de mediciones de irradiancia en dos planos cercanos obtienen el frente de onda proveniente de lentes bajo prueba. En el presente trabajo de tesis de doctorado nos basamos en los métodos y técnicas de Teague [1], Takeda [2] e ILT [3] para optimizar sus resultados, en simulaciones y experimentalmente, y obtener una versión simplificada de la ETI eliminando un de los términos de ella. En el Capítulo uno describimos algunos aspectos de la historia de la óptica, aplicada al estudio de la calidad de lentes, además de plantear brevemente nuestra propuesta para concretar nuestros objetivos. En el Capítulo dos introducimos el tema de pruebas ópticas, en general como campo de trabajo, y la aplicación de la ETI para obtener el frente de onda, semejante a ILT [3] basado en el método de Takeda [2] de la transformada de Fourier. En el Capítulo tres daremos una breve introducción general al uso de Matlab [4] y a la teoría de filtros [5], pues aplicaremos esto a lo largo del trabajo. Posteriormente simulamos el trabajo de ILT [3] y llevamos a cabo un análisis al filtraje de la técnica de transformada de Fourier; con el fin de optimizar sus resultados. En el Capítulo cuatro empleamos los resultados del Capítulo tres para optimizar el trabajo de ILT [3], realizando algunas modificaciones al tipo de filtros que se usaron. En el arreglo experimental se analizó el efecto del periodo de la rejilla de Ronchi; así como el error introducido por la inclinación de la rejilla respecto al eje óptico
Meta-aprendizaje auto-organizado temporal para predicción a largo plazo de series de tiempo caóticas
Get PDFLong-term prediction of time series from chaotic systems is a difficult task but required in various fields such as economics, medicine, government, etc. In recent years, several studies have turned their attention to reuse prior knowledge with the aim of combining models and improving prediction. The process of learning from previous results is called meta-learning. On the context of model combination, the meta-learning strategy lets to automatically generate an expert, able to recommend an appropriate combination of models to predict a time series in particular. However, the process of meta-learning in time series imposes nontrivial challenges such as: analyzing model behavior with time series data, look for models that can be combined with each series and even generate new methods of meta-learning those consider variations of model performance over time. This research focuses on the problem of meta-learning of model combination, using self-organization and an automatic analysis of the behavior of the models. The goal is to improve the accuracy on long-term prediction achieved by state of the art algorithms in chaotic time series. The main contribution of this work is a new method, based on meta-features and self-organized maps neural networks, capable of generating combinations of prediction models considering the accuracy of the models and their diversity of behavior over time. The developed method was compared with other methods of the state of the art, and validated using synthetic series and series obtained from real applications, that have a chaotic and non-chaotic behavior.La predicción a largo plazo de series de tiempo de sistemas caóticos es una tarea difícil pero requerida en diversos dominios como economía, medicina, gobierno, etc. En los últimos años, varias investigaciones han puesto su atención en reutilizar conocimiento previo a fin de combinar modelos y mejorar la predicción. El proceso de aprender a partir de resultados previos es denominado meta-aprendizaje. En el contexto de combinación de modelos, la estrategia de meta-aprendizaje permite generar automáticamente un experto, capaz de recomendar una combinación de modelos apropiada para predecir una serie de tiempo en particular. Sin embargo, el proceso de meta-aprendizaje en series de tiempo impone retos no triviales tales como: analizar el comportamiento de los modelos con los datos, buscar modelos que puedan combinarse adecuadamente para cada serie, e incluso generar nuevos métodos de meta-aprendizaje, que consideren las variaciones de desempeño de los modelos en el tiempo. Esta investigación se centra en el problema de meta-aprendizaje de combinación de modelos, utilizando auto-organización y un análisis automático del comportamiento de los modelos. La meta es mejorar la exactitud en predicción a largo plazo alcanzada por los algoritmos del estado del arte en series de tiempo caóticas. La principal contribución de este trabajo es un nuevo método, basado en meta-características y en las redes neuronales de mapas auto-organizados, capaz de generar combinaciones de modelos de predicción considerando la exactitud de los modelos y su diversidad de comportamiento en el tiempo. El método desarrollado fue comparado con otros métodos del estado del arte, y validado utilizando series sintéticas y series obtenidas de aplicaciones reales, que presentan comportamientos tanto caóticos como no caóticos