“Diseño de una transición de guía de onda para el uso de cable radiante a frecuencias de microondas” es un proyecto fin de grado que tiene como propósito el estudio y análisis de las tecnologías actuales acerca de los cables radiantes. En base a los resultados obtenidos en este estudio, se ha abordado el diseño de una solución basada en una transición de guía de onda para adaptar su uso para la implantación de la tecnología 5G en bandas altas para las comunicaciones en entornos subterráneos.
Las comunicaciones móviles de interior presentan una serie de condicionantes que obligan a utilizar unas tecnologías muy diferentes a las comunicaciones móviles de exterior: la atenuación en entornos de interior de una señal emitida desde el exterior es muy elevada, el espacio para las instalaciones de los sistemas es muy reducido, etc. Es por ello, que durante décadas se han desarrollado e implementado diversas y muy novedosas tecnologías para lograr solventar estos problemas.
Dos de los métodos más utilizados para las coberturas de interior son los cables radiantes y los sistemas de antenas convencionales. Los sistemas de antenas son mucho más fáciles de implementar y mucho más baratos que la instalación de cable radiante; sin embargo, el comportamiento de la señal es mucho más difícil de conocer, siendo necesario el empleo de modelos de propagación muy complejos. Por el contrario, con cable radiante logramos una distribución de la señal uniforme por todo el espacio, por lo que es ampliamente usado en edificios de oficinas para cubrir largos pasillos o en entornos subterráneos como túneles, minas o los metros de las grandes ciudades.
Sin embargo, el cable radiante presenta unas limitaciones en cuanto a la frecuencia de trabajo. En la actualidad, los cables radiantes comercializados permiten una frecuencia de trabajo máxima de 2600 MHz. Esto supone un inconveniente, dadas las limitaciones que presenta el espectro radioeléctrico y la banda de frecuencias asignada a las próximas generaciones de telefonía móvil. Las ondas milimétricas se refieren a frecuencias extremadamente altas en el espectro electromagnético, generalmente en el rango superior a 3 GHz. Estas frecuencias se utilizan cada vez más en aplicaciones de comunicaciones inalámbricas, especialmente para redes de alta capacidad y baja latencia, como 5G. El empleo de un cable radiante común está limitado a frecuencias de 2 GHz, para emplear este cable a frecuencias superiores es necesario excitarlo con una transición especial que permita que se comporte como una guía de ondas circular. De esta forma es posible emplear el cable radiante en ventanas de frecuencias por encima de la frecuencia de corte. El empleo de esta configuración permite lograr unas condiciones óptimas para la transmisión de señales a altas frecuencias.
Abstract:
“Design of a waveguide transition for the use of radiating cable at microwave frequencies” is a final degree project whose purpose is the study and analysis of current technologies regarding leaky feeders. Based on the results obtained in this study, the design of a solution based on a waveguide transition has been addressed to adapt its use for the implementation of 5G technology in high bands for communications in underground environments.
Indoor mobile communications present a series of conditions that require the use of very different technologies from outdoor mobile communications: the attenuation in indoor environments of a signal emitted from outside is very high, the space for system installations is very small, etc. That is why, for decades, various and very innovative technologies have been developed and implemented to solve these problems.
Two of the most used methods for indoor coverage are leaky feeders and conventional antenna systems. Antenna systems are much easier to implement and much cheaper than leaky feeder installation; however, the behavior of the signal is much more difficult to know, making it necessary to use very complex propagation models. On the contrary, with leaky feeder we achieve a uniform signal distribution throughout the space, which is why it is widely used in office buildings to cover long corridors or in underground environments such as tunnels, mines, or the subways of large cities.
However, the leaky feeder has limitations regarding the working frequency. Currently, the leaky feeders on the market allow a maximum working frequency of 2600 MHz. This is a drawback, given the limitations of the radio spectrum and the frequency band assigned to the next generations of mobile telephony. Millimeter waves refer to extremely high frequencies in the electromagnetic spectrum, typically in the range above 3 GHz. These frequencies are increasingly used in wireless communications applications, especially for high-capacity, low-latency networks, such as 5G.
The use of a common leaky feeder is limited to frequencies of 2 GHz; to use this cable at higher frequencies it is necessary to excite it with a special transition that allows it to behave as a circular waveguide. In this way it is possible to use the leaky feeder in frequency windows above the cutoff frequency. The use of this configuration makes it possible to achieve optimal conditions for the transmission of signals at high frequencies.
“Diseño de una transición de guía de onda para el uso de cable radiante a frecuencias de microondas” es un proyecto fin de grado que tiene como propósito el estudio y análisis de las tecnologías actuales acerca de los cables radiantes. En base a los resultados obtenidos en este estudio, se ha abordado el diseño de una solución basada en una transición de guía de onda para adaptar su uso para la implantación de la tecnología 5G en bandas altas para las comunicaciones en entornos subterráneos.
Las comunicaciones móviles de interior presentan una serie de condicionantes que obligan a utilizar unas tecnologías muy diferentes a las comunicaciones móviles de exterior: la atenuación en entornos de interior de una señal emitida desde el exterior es muy elevada, el espacio para las instalaciones de los sistemas es muy reducido, etc. Es por ello, que durante décadas se han desarrollado e implementado diversas y muy novedosas tecnologías para lograr solventar estos problemas.
Dos de los métodos más utilizados para las coberturas de interior son los cables radiantes y los sistemas de antenas convencionales. Los sistemas de antenas son mucho más fáciles de implementar y mucho más baratos que la instalación de cable radiante; sin embargo, el comportamiento de la señal es mucho más difícil de conocer, siendo necesario el empleo de modelos de propagación muy complejos. Por el contrario, con cable radiante logramos una distribución de la señal uniforme por todo el espacio, por lo que es ampliamente usado en edificios de oficinas para cubrir largos pasillos o en entornos subterráneos como túneles, minas o los metros de las grandes ciudades.
Sin embargo, el cable radiante presenta unas limitaciones en cuanto a la frecuencia de trabajo. En la actualidad, los cables radiantes comercializados permiten una frecuencia de trabajo máxima de 2600 MHz. Esto supone un inconveniente, dadas las limitaciones que presenta el espectro radioeléctrico y la banda de frecuencias asignada a las próximas generaciones de telefonía móvil. Las ondas milimétricas se refieren a frecuencias extremadamente altas en el espectro electromagnético, generalmente en el rango superior a 3 GHz. Estas frecuencias se utilizan cada vez más en aplicaciones de comunicaciones inalámbricas, especialmente para redes de alta capacidad y baja latencia, como 5G. El empleo de un cable radiante común está limitado a frecuencias de 2 GHz, para emplear este cable a frecuencias superiores es necesario excitarlo con una transición especial que permita que se comporte como una guía de ondas circular. De esta forma es posible emplear el cable radiante en ventanas de frecuencias por encima de la frecuencia de corte. El empleo de esta configuración permite lograr unas condiciones óptimas para la transmisión de señales a altas frecuencias.
Abstract:
“Design of a waveguide transition for the use of radiating cable at microwave frequencies” is a final degree project whose purpose is the study and analysis of current technologies regarding leaky feeders. Based on the results obtained in this study, the design of a solution based on a waveguide transition has been addressed to adapt its use for the implementation of 5G technology in high bands for communications in underground environments.
Indoor mobile communications present a series of conditions that require the use of very different technologies from outdoor mobile communications: the attenuation in indoor environments of a signal emitted from outside is very high, the space for system installations is very small, etc. That is why, for decades, various and very innovative technologies have been developed and implemented to solve these problems.
Two of the most used methods for indoor coverage are leaky feeders and conventional antenna systems. Antenna systems are much easier to implement and much cheaper than leaky feeder installation; however, the behavior of the signal is much more difficult to know, making it necessary to use very complex propagation models. On the contrary, with leaky feeder we achieve a uniform signal distribution throughout the space, which is why it is widely used in office buildings to cover long corridors or in underground environments such as tunnels, mines, or the subways of large cities.
However, the leaky feeder has limitations regarding the working frequency. Currently, the leaky feeders on the market allow a maximum working frequency of 2600 MHz. This is a drawback, given the limitations of the radio spectrum and the frequency band assigned to the next generations of mobile telephony. Millimeter waves refer to extremely high frequencies in the electromagnetic spectrum, typically in the range above 3 GHz. These frequencies are increasingly used in wireless communications applications, especially for high-capacity, low-latency networks, such as 5G.
The use of a common leaky feeder is limited to frequencies of 2 GHz; to use this cable at higher frequencies it is necessary to excite it with a special transition that allows it to behave as a circular waveguide. In this way it is possible to use the leaky feeder in frequency windows above the cutoff frequency. The use of this configuration makes it possible to achieve optimal conditions for the transmission of signals at high frequencies. Read More
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