DISEÑO DE ANTENA DE UHF AMC PARA APLICACIONES DE VEHÍCULO AUTÓNOMO A ESCALA (UHF AMC ANTENNA DESIGN FOR AUTONOMOUS VEHICLE SCALE APPLICATIONS)

Resumen Se propone el análisis, diseño y modelado electromagnético de un arreglo de antenas dipolo cada una con su plano a tierra en un conductor magnético artificial de banda prohibida (AMC-BG) de 4 x 4 celdas unitarias. La frecuencia de operación de la antena diseñada es de 915 MHz funciona en la banda exenta de licencia UHF de 900 MHz, denominada como Wi-Fi HaLow, 802.11ah. Las cualidades que maneja este Wi-Fi es el bajo consumo de potencia y largo alcance ambos esenciales en aplicaciones de ciudades inteligentes y para la autonomía en la navegación de coches. Para el diseño del plano se realizó el análisis de la estructura periódica infinita de la sección anterior. Con las dimensiones obtenidas se diseñó un arreglo de 4 x 4 y se ajustaron para colocar el dipolo en la parte superior. El rendimiento obtenido por la antena mejoró la ganancia esto permite que disminuya el consumo de energía y que aumente el rango de comunicación. Palabras Clave: Antena, AMC-BG, Wi-Fi HaLow. Abstract We propose the analysis, design, and electromagnetic modeling of an array of dipole antennas each with its ground plane in a 4 x 4 unit cell artificial prohibited band magnet (AMC-BG). The operating frequency of the designed antenna is 915 MHz and it works in the 900 MHz UHF license-exempt band, called Wi-Fi HaLow, 802.11ah. The qualities that this Wi-Fi handles are the low power consumption and long-range, both essential in smart city applications and for autonomy in-car navigation. For the plan design, the analysis of the infinite periodic structure of the previous section was carried out. With the dimensions obtained, a 4 x 4 arrangement was designed and adjusted to place the dipole on top. The performance obtained by the antenna improved the gain this allows the power consumption to decrease and the communication range to increase. Keywords: Antenna, AMC-BG, Wi-Fi HaLow

ANTENA REPETIDORA CON PLANO DE TIERRA AMC PARA APLICACIONES EN WI-FI HALLOW (REPEATING ANTENNA WITH AMC GROUND PLANE FOR WI-FI HALLOW APPLICATIONS)

Resumen En este artículo se propone el diseño teórico de una antena basada en metamaterial de alta ganancia, alta eficiencia y de bajo perfil. La antena opera en el rango de frecuencias UHF de 854 MHz - 954 MHz y puede ser implementada como un repetidor para el estándar de comunicación inalámbrica Wi-Fi HaLow (IEEE 802.11 ah), la cual opera en la banda libre de 900 MHz. La ganancia de la antena va desde los 5 dBi hasta los 9 dBi, con por lo menos 94 % de eficiencia de radiación y un 11 % de ancho de banda fraccional. El tamaño de esta estructura de bajo perfil es de 308 mm x 308 mm x 20.29 mm (0.92 λ0 x 0.92 λ0 x 0.06 λ0). La estructura consta de una antena dipolo acoplada a 50 Ω que es colocada sobre un plano de tierra de Conductor Magnético Artificial (AMC) con un arreglo de 4 x 4 celdas unitarias cuadradas. Esta antena también puede utilizarse como complemento al Internet de las cosas (IoT), cámaras de video y a las redes inalámbricas de sensores (WSN). Se presenta la metodología de diseño, y se reportan los resultados del análisis electromagnético. Palabras Clave: Antena; Conductor Magnético Artificial (AMC), longitud de onda en el espacio libre (λ0), metamaterial, Wi-Fi HaLow. Abstract A metamaterial-based antenna with high-gain, high-efficiency, low-profile and improved bandwidth is theorically proposed and analyzed in this paper. The antenna operates in the 854 MHz - 954 MHz UHF frequency range and can be implemented as a repeater for the HaLow Wi-Fi wireless communication standard (IEEE 802.11ah), which operates in the 900 MHz free band. Antenna gain ranges from 5 dBi to 9 dBi, with at least 94% radiation efficiency and 11 % fractional bandwidth. The size of this low-profile structure is 308mm x 308mm x 20.29mm (0.92 λ0 x 0.92 λ0 x 0.06 λ0). The structure consists of a 50 Ω dipole antenna which is placed over an Artificial Magnetic Conductor (AMC) ground plane with an array of 4 x 4 squared shaped unit cells. This antenna can also be used as a complement to the Internet of Things (IoT), video cameras and Wireless Sensor Networks (WSN). The design methodology of the antenna is presented, and the results of the electromagnetic analysis are reported. Keywords: Antena, Artificial Magnetic Conductor (AMC), free space wavelength (λ0), metamaterial, Wi-Fi HaLow

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO DE SONDA ACUÁTICA DE BAJO COSTO PARA MEDIR PARÁMETROS DE LA CALIDAD DEL AGUA (DESIGN AND CONSTRUCTION OF A LOW-COST AQUATIC PROBE TO MEASURE WATER QUALITY PARAMETERS)

ResumenEl monitoreo de la calidad del agua es una actividad esencial para varias disciplinas que van desde las agrícolas hasta las acuícolas, siendo el costo de los dispositivos de instrumentación comerciales obstáculo para un monitoreo adecuado. Comúnmente el equipo utilizado para esta actividad no almacena información y si lo hace se encarece el instrumento de medición. El prototipo propuesto contempla el uso de elementos comercialmente disponibles y de bajo costo. La tarjeta electrónica facilita la integración de sensores y módulos de comunicación. Los materiales del sistema principal costaron 43.26 dólares y 147.82 dólares el total considerando el precio de los sensores. El sistema tiene la capacidad de tomar lecturas de tres parámetros principales utilizados en pruebas básicas para medir la calidad del agua, conductividad, presión y temperatura, además de almacenar valores de calibración, junto con la fecha y hora en la que se hace cada uno de los registros. La información obtenida permitió identificar el horario de modificación de los parámetros, y la identificación de las condiciones idóneas para el crecimiento de microorganismos.Palabras Claves: Calibración, calidad del agua, conductividad, monitoreo, Registro de datos, Reloj en tiempo real. AbstractWater quality monitoring is an essential activity for several disciplines ranging from agriculture to aquaculture, being the cost of commercial instrumentation devices an obstacle for adequate monitoring. Commonly the equipment used for this activity does not store data and if it does, the price gets higher. The prototype presented contemplates the use of commercially available and low-cost elements. The prototyping board makes the incorporation of sensors and communication modules easy. The cost of the main system’s materials was 43.26 dollars and 147.82 dollars in total taking into account the price of the sensors. The system can read three main parameters used in basic water quality tests, conductivity, pressure, and temperature, additionally, storing calibration values, along with the date and time in which each register is done. The information obtained allowed us to identify the schedule of modification of the parameters, and the identification of the ideal conditions for the growth of microorganisms.Keywords: Calibration, Conductivity, Datalogger, Monitoring, Real Time Clock, Water Quality

ANÁLISIS TÉRMICO DE LOS SUBSISTEMAS ELECTRÓNICOS EN UN RECINTO DE CANSAT (THERMAL ANALYSIS OF ELECTRONIC SUBSYSTEMS IN A CANSAT ENCLOSURE)

ResumenSe presenta la medición de temperatura de cinco regiones térmicas que influyen en la operación de los componentes electrónicos del picosatélite tipo lata (CanSat). En el análisis térmico de los subsistemas electrónicos se consideran los valores que reflejan las hojas técnicas de la resistencia térmica unión-encapsulado tanto de la computadora de abordo, como del sistema de adquisición de datos y el subsistema de comunicaciones, así como la temperatura del recinto y la temperatura externa al CanSat. Con la distribución física de los subsistemas, se logró mantener un equilibrio térmico confortable observando que en las lecturas no se rebasaron los márgenes de seguridad de los componentes electrónicos, por lo que ningún subsistema alcanzó esfuerzos térmicos, lo que permite prolongar su vida útil. Los resultados muestran que la fuente de calor, de los tres subsistemas genera aproximadamente 200 mW de calor. Las lecturas de prueba se levantaron en la Laguna Salada, que es una de las zonas más calurosas del país, en este lugar frecuentemente se alcanzan los 50 oC en verano y en invierno rara vez llega a 0 oC. El área de del recinto fue de 282.74 cm2, y la resistencia de radiación de la superficie de la lata se estimó en 100 mW / 282.74 cm2 = 0.3638 mW/cm2. Los componentes electrónicos funcionaron dentro de la región segura de las temperaturas y no sobrepasaron el límite de los 115 ºC.Palabras Claves: Región térmica, Resistencia térmica, Temperatura de unión. AbstractThe measurement of the temperature of five thermal regions that influence the operation of the electronic components of the can-type picosatellite (CanSat) is presented. In the thermal analysis of the electronic sub-systems the values that the technical sheets of the union-encapsulated mechanical resistance of the onboard computer, as well as the data acquisition system and the communication subsystem, as well as the temperature of the enclosure and the external temperature to CanSat. With the physical distribution of the subsystems, it was possible to maintain a comfortable thermal equilibrium, it was observed that the readings were not exceeded the safety margins of the electronic components, which allows their useful life to be extended. The results show that the heat source, of the three subsystems, generated 200 mW of heat. The test readings were raised in the Laguna Salada, which is one of the warmest areas of the country, in this place frequently reach 50 oC in summer and in winter rarely reaches 0 oC. The area of the enclosure was 282.74 cm2, and the radiation resistance of the can surface was estimated at 100 mW / 282.74 cm2 = 0.3638 mW / cm2. The electronic components operated within the safe region of the temperatures and did not exceed the limit of 115 oC.Keywords: Junction temperature, thermal region, thermal resistance

ESTIMACIÓN DE LA SEÑAL DE TV EN BANDA VHF

El presente artículo trata sobre la estimación de la señal de una estación de TV en la banda VHF en un área de terreno geográficamente irregular. La potencia aparente radiada de 40 kilowatts en las frecuencias de 60 a 66 MHz. Se calcularon las pérdidas de espacio libre, pérdidas en la estación transmisora, pérdidas por conectores y se determinó el área de cobertura, marcando las zonas obscuras o de no recepción. Se presentan las lecturas de campo eléctrico y la zona geográfica de mayor recepción

DESIGN AND FABRICATION OF A 64-QAM MODULATOR FOR ANALYSIS OF SIGNALS BETWEEN STAGES

AbstractThis paper proposes the design of a 64-QAM digital modulator on board based on chip technology, the developed board comprises two phase delay and two amplification stages , the modulator was developed using the software PCB Wizard and were established test points for each stage. The developed layout was built through a computer numerical control machine. Experimental results show a significant improvement of the accuracy based on a reached NMSE= -51 dB. The developed board offer a design tool for hardware developers where the intermodulation products can be evaluated, this digital modulator avoid parasitic inductances and capacitances between the lines. The results of the developed system are effective to add white Gaussian noise and probe the intermodulation products up to 3rd order that can be added, as well as the effect of spectral regrowth. The system is a hardware design tool able to show by stages the amplitude and phase changes that involves a 64-QAM modulation.Keywords: CNC, Intermodulation, Layout, 64-QAM.DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN MODULADOR DE 64 QAM PARA EL ANÁLISIS DE SEÑALES ENTRE ETAPASResumenEste trabajo propone el diseño de un modulador digital 64-QAM en tarjeta impresa basado en tecnología en chip, la tarjeta desarrollada consta de dos fases de retardo y dos fases de amplificación, el modulador fue desarrollado usando el software PCB Wizard y fueron establecidos puntos de prueba para cada etapa. El diseño desarrollado fue construido a través de una máquina de control numérico por computadora. Los resultados experimentales muestran una mejora significativa en la precisión alcanzada de NMSE de -51 dB. La tarjeta desarrollada ofrece una herramienta de diseño para desarrolladores de hardware donde los productos de intermodulación puedan ser evaluados, este modulador digital evita inductancias parásitas y capacitancias entre líneas. Los resultados del sistema desarrollado son efectivos para agregar ruido blanco Gaussiano y comprobar los los productos de intermodulación de hasta 3er orden que se pueden agregar, así como el efecto de recrecimiento espectral. El sistema es una herramienta de diseño de hardware capaz de mostrar por etapas los cambios en amplitud y fase que involucra una modulación de tipo QAM.Palabras Claves: CNC, Diseño, Intermodulación, 64-QAM

METODOLOGÍA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL MPM EN VHDL Y LA EMULACIÓN DE AMPLIFICADORES DE POTENCIA EN UNA TARJETA FPGA

ResumenEl presente trabajo muestra el diseño e implementación en VHDL del modelo polinomial con memoria que fue seleccionado para la emulación del comportamiento de amplificadores de potencia con el propósito de proporcionar una plataforma de pruebas y evaluación para el modelado matemático y su posterior uso en pre-distorsión digital. Las mediciones de un amplificador real modelo NXP de 10 W medido a 2 GHz se utilizaron para la obtención del modelo matemático el cual fue implementado en una tarjeta de evaluación y desarrollo DSP-FPGA Altera Stratix III. Además el artículo describe el desarrollo de un conjunto de funciones, para la manipulación de números complejos, necesario para la implementación del modelo. Los resultados muestran un desempeño adecuado del modelo en VHDL el cual es capaz de emular las curvas de distorsión en amplitud y fase AM-AM y AM-PM. Finalmente a modo de validación la implementación se compara con una simulación en Matlab.Palabras Claves: Amplificador de potencia, emulación, FPGA, modelo polinomial con memoria, VHDL. METHODOLOGY FOR THE IMPLEMENTATION OF THE MPM IN VHDL AND THE EMULATION OF POWER AMPLIFIERS IN AN FPGA CARDAbstractThis paper shows the design and implementation in VHDL of the memory polynomial model which was selected for emulating the behavior of power amplifiers with the purpose of providing a test and evaluation test bed for mathematical modeling and its later use in digital predistortion. Measurements of a real power amplifier model NXP 10W at 2 GHz were used for obtaining the mathematical model which was implemented in the DSP-FPGA development kit, Stratix III Edition by Altera. This paper also describes the development of a function set for complex numbers manipulation which is needed for the implementation of the model. Results show a correct performance of the VHDL model which can emulate distortion curves for amplitude and phase AM-AM and AM-PM. Finally a comparison is done between VHDL model and Matlab simulation.Keywords: Emulation, FPGA, Memory polynomial model, Power amplifier, VHDL

IMPLEMENTACION ANALOGICA DE UN OSCILADOR CAOTICO ESFERICO EN MULTISIM Y DEMOSTRACIÓN DE CASOS (ANALOGICAL IMPLEMENTATION OF A SPHERICAL CHAOTIC OSCILLATOR IN MULTISIM AND DEMONSTRATION OF CASES)

ResumenEste artículo presenta el desarrollo de un sistema caótico de cuatro alas, primeramente es simulado en el software de Matlab, después se proceden a calcular los parámetros de los componentes analógicos que representarán al sistema en un circuito electrónico que es simulado en Multisim. Serán otros componentes osciladores que generarán ondas sinusoidales para obtener la representación de elipses con distinta excentricidad. Posteriormente las señales son sumadas para obtener una trayectoria elíptica con interferencia caótica en donde son aplicados 2 casos diferenciados del sistema. Finalmente, en este trabajo se estableció una nueva metodología para representar sistemas caóticos esféricos analógicamente, cuyas interacción con sistemas orbitales permitirá abrir un nuevo campo en áreas de telecomunicaciones y la encriptación de la información.Palabras Claves: Caos, esférico, interferencia, matlab, multisim. AbstractThis article presents the development of a four-wings chaotic system. First of all it is simulated in the Matlab software and the mathematical modeling is obtained, after we proceed to calculate the parameters of the analog components that will represent the system in a circuit modeled in Multisim. Other oscillator components will generate sine waves obtaining the representation of ellipses with different eccentricity. Later the signals will be mixed to obtain an elliptical trajectory with chaotic interference where 2 differentiated cases of the system are applied. Finally, in this work a new methodology was established to represent spherical chaotic systems analogically, whose interaction with orbital systems will allow to open a new field in areas of telecommunications and information encryption. Keywords: Chaos, interference, matlab, multisim, spherical

Diseño de radiocomunicación de CanSat didáctico

Se presenta el cálculo del diseño de radiocomunicación punto a punto de un satélite didáctico entre los módulos zigbee; el receptor de la estación terrena que colecta los datos de telemetría (orientación en tres ejes, giroscopio, geoposicionamiento, humedad y presión barométrica) con una sensibilidad de -100 dB y una potencia isotrópica radiada efectiva de 17.6 dBmW por el transmisor contenido en el módulo de comunicaciones del satélite incrustado en una lata de aluminio (CanSat), con un peso total de 355 g, suspendido a una distancia de un kilómetro sobre el nivel del suelo. El diseño considera la distancia, ganancias de antenas, potencia del transmisor y umbral del receptor, las pérdidas por desvanecimiento, permitiendo observar el margen de desvanecimiento y del sistema.Palabra(s) Clave(s): CanSat, punto a punto, satélite, telemetría, zigbee

EEG-Based Emotion Recognition Using Deep Learning and M3GP

This paper presents the proposal of a method to recognize emotional states through EEG analysis. The novelty of this work lies in its feature improvement strategy, based on multiclass genetic programming with multidimensional populations (M3GP), which builds features by implementing an evolutionary technique that selects, combines, deletes, and constructs the most suitable features to ease the classification process of the learning method. In this way, the problem data can be mapped into a more favorable search space that best defines each class. After implementing the M3GP, the results showed an increment of 14.76% in the recognition rate without changing any settings in the learning method. The tests were performed on a biometric EEG dataset (BED), designed to evoke emotions and record the cerebral cortex’s electrical response; this dataset implements a low cost device to collect the EEG signals, allowing greater viability for the application of the results. The proposed methodology achieves a mean classification rate of 92.1%, and simplifies the feature management process by increasing the separability of the spectral features