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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2003
Resumen: T-049
Representación gráfica de
Diagramas de Intensidad Electromagnética.
Del Valle, Eduardo E. - Valdez, Alberto D. - Tío Castro, David* - Schlesinger, Paola L.
Departamento de Ingeniería - Area Electrónica – Facultad de Cs. Exactas y Naturales y Agrimensura - UNNE.
9 de Julio 1449 - 2º piso - (3400) Corrientes - Argentina.
Tel./Fax: +54 (03783) 423126 / 473930
E-mail: [email protected]
* Pasante de la Universidad de Valladolid (España).
ANTECEDENTES
Para caracterizar el ambiente electromagnético en un punto es necesario determinar tanto la intensidad del campo
eléctrico como del magnético.
Las ondas electromagnéticas de radiofrecuencia están compuestas por campos magnéticos y por campos eléctricos, por
lo que la intensidad de radiofrecuencias se expresa en unidades específicas de cada uno de los componentes. Para el
campo eléctrico se usa la unidad de “Voltios por metro” [V/m], y por lo general se lo indica como “Intensidad de
Campo Eléctrico”. Para el campo magnético se usa la unidad de “Amperes por Metro” [A/m], y por lo general se lo
denomina “Intensidad del Campo Magnético”. Otra unidad que caracteriza al campo electromagnético de
radiofrecuencia es la “Densidad de Potencia” y es en general la unidad de medición que se usa más precisamente para
un punto alejado de los elementos de irradiación de la antena, es decir, a varias longitudes de onda de distancia, lo que
se denomina “Campo Lejano”.
La “Densidad de Potencia” se define como la “Potencia por unidad de Área” [W/m2] o Watts por metro cuadrado, pero
es común el uso de densidades de potencia expresadas en miliwatts por centímetro cuadrado [mW/cm2 ], o también en
microwatts por centímetro cuadrado [µW/cm 2].
La Intensidad electromagnética se determina a una cierta distancia en un punto. Conocidos los diagramas de irradiación
y la ganancia en cada dirección podemos calcular teóricamente la Intensidad en esa dirección teniendo en cuenta varios
principios.
Este proyecto calcula la densidad de potencia para una onda plana producida por una antena de emisión de radio. En las
frecuencias estudiadas consideraremos onda plana y campo no perturbado, es decir, libre de obstáculos.
La expresión usada por tanto es:
S=(P*G)/(4*π
π*R2 )
Donde:
S es la Densidad de Potencia medida en [mW/cm2]
P es la Potencia de la antena medida en [mW]
G la Ganancia dadas en [dB] en la dirección de estudio, mediante una desviación en grados verticales y otra en
horizontales.
R es el radio al cual deseamos realizar las mediciones, medido en [cm]
En nuestro software se usaran para los datos de entrada de parámetros unidades del sistema internacional, es decir
metros y watts.
Una vez calculados todos los valores teóricos se procederá a la representación gráfica de dichos valores en gráficas
dependientes de cada distancia. Para obtener el resultado final en forma gráfica, también presentaremos en pantalla el
detalle de cada punto para una mejor aproximación.
El objetivo principal de este proyecto es contar con una herramienta de apoyo útil y eficaz a la hora de realizar
mediciones, que sirva como guía y orientación previa a la realización o toma de cualquier medida. En absoluto puede
ser sustituida la medición de campo por este software, pero servirá como orientador para obtener un resultado
aproximado antes de la realización de medidas, así como un indicador de la conveniencia y/o viabilidad de tomar dichas
muestras.
Además, hay que mencionar que se puede realizar una futura ampliación del proyecto con fines didácticos o incluso
comercial, y se puede usar este software a través de Internet, aprovechando todas las ventajas que esto supone.
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Resumen: T-049
MATERIALES Y METODOS
Para abordar el tema de la programación se plantearon diferentes posibilidades, pero lo necesario era:
•
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•
Un lenguaje de programación moderno.
La posibilidad de desarrollar un software multiplataforma.
Facilidades de integración con Internet
Posibilidad de representación gráfica
Necesidad de usar entornos de desarrollo gratuitos
Disponibilidad de documentación y manuales
Ante estas perspectivas se plantearon dos posibles soluciones, usar un entorno Java o C++. El principal problema de
ambas soluciones era la falta de documentación y apoyo técnico, sin embargo Java permitía la posibilidad de la
multiplataforma y la integración con Internet de una forma más fácil de acuerdo con los conocimientos de los autores y
las herramientas disponibles, así que finalmente se opto por el uso de dicho lenguaje.
Una vez decidido el lenguaje a usar, se analizaron los aspectos posibles de desarrollar:
I
II
III
Un entorno gráfico capaz de reconocer imágenes digitalizadas
Un entorno de usuario completo, versátil y atractivo
Un programa adaptado a las necesidades de Internet
Finalmente, y ante la escasez de algunos recursos, y decidiendo no alejarnos del objetivo principal del proyecto, que es
el de una herramienta simple, se decidió desarrollar un entorno gráfico sencillo, dejando implícito en el software la
posibilidad de posibles ampliaciones al tratamiento digital de la imagen. Así mismo se simplificó el entorno de usuario
hasta un nivel básico, pero también sencillo de usar.
En cuanto a la adaptación a Internet, se obtuvo la casi completa funcionalidad para la red, consiguiendo muy buenos
resultados, dejando sólo unos pocos detalles para posibles ampliaciones.
Manual del Programador
En este apartado vamos a analizar cada una de las diferentes clases usadas en el desarrollo del software, así como la
interconexión entre ellas.
En primer lugar es necesario decir que la estructura del entorno ha sido pensada para trabajar en Internet, y está por
tanto organizado de forma similar a un Web Site desde donde podemos Navegar por las diferentes partes del programa.
Para la programación del software aquí comentado se ha usado la versión Jdk 1.2.2 de Java, el entorno de trabajo
empleado ha sido Kawa 3.21.
Anteriormente comentamos las ventajas de la utilización de Java para nuestros propósitos, podemos resaltar la facilidad
de integración en Internet con la que dota Java a nuestro proyecto, resaltamos también la posibilidad de futuras
ampliaciones y mejoras al ser el lenguaje de programación Java una herramienta dinámica y en continuo desarrollo,
además nos da la posibilidad de reutilizar el código aplicado para el desarrollo de otros posibles proyectos similares,
como no podía ser menos, debemos nombrar la característica multiplataforma que posee este lenguaje.
Podemos enumerar los diferentes ficheros de que consta el proyecto:
- Grafica.html
- Respuesta.html
- Matriz.txt
- Grafica.java
- ManejaSeleccion.java
- Respuesta.java
Grafica.html
Este documento de Html nos muestra los diagramas de ganancia horizontal y vertical lanzando el Applet contenido en
la clase Grafica.class.
Sirve además de enlace para la siguiente página del Web site, respuesta.html.
Repuesta.html
Esta página presenta los resultados del software mediante la llamada a 1 Applet, contenido en la clase Respuesta.class.
Matriz.txt
En este fichero se almacenan los datos necesarios para los cálculos, es el archivo donde el usuario debe introducir los
valores deseados, este fichero puede ser modificado o bien creado uno nuevo, lo cual nos da la oportunidad de enviar
archivos con este formato por medio de un FTP para ser analizado con el software creado.
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Grafica.java
En esta clase vamos a implementar el Applet que va a mostrar los diagramas de ganancia horizontales y verticales,
consta de:
Un método de inicialización: Init()
Un método de comienzo: Start()
Un método de finalización/interrupción: Interrupt ()
Un método de ejecución: Run()
Un método de creación de matriz: Creamatriz()
Un método de representación gráfica: Paint()
Todos los métodos anteriores excepto creamatriz(), superponen los métodos existentes en la clase Applet, por lo cual
sólo comentaremos brevemente el método Init() y Paint().
Init()
Con este método se inicializan los componentes de nuestro applet, que en este caso no son más que un área de texto que
va a proporcionar información al usuario del estado del programa.
Paint()
En este método nos encargamos de dibujar correctamente escalados e indicados, los diagramas de emisión (ganancia)
horizontal y vertical de acuerdo con los datos contenidos en la matriz: [][].
Creamatriz()
Este es el método más importante del Applet, se encarga de abrir un fichero, el Matriz.txt, leer los datos y crear la
matriz que nos servirá para dibujar los diagramas de ganancia.
Respuesta.java
Es en este archivo donde definimos el applet encargado de mostrarnos el resultado final, igual que en el anterior
podemos dividirlo según los métodos que implementa para un estudio más profundo.
Un método de inicialización: Init()
Un método de comienzo: Start()
Un método de finalización/interrupción: Interrupt ()
Un método de ejecución: Run()
Un método de creación de matriz: Creamatriz()
Un método de representación gráfica: Paint()
Un método de escritura de datos de salida: Salida()
Al igual que antes todos los métodos anteriores excepto creamatriz(), superponen los métodos existentes en la clase
Applet, por lo cual sólo comentaremos brevemente el método Init() y Paint();
Init()
Con este método se inicializan los componentes de nuestro applet, que en este caso son un área de texto que va a
proporcionar información al usuario del estado del programa, un área de escritura para representar los datos de salida y
un menú de elección de frentes de intensidad.
Paint()
En este método nos encargamos de dibujar correctamente escalado e indicado, el diagrama de Intensidad con los frentes
indicados por el usuario de acuerdo con los datos contenidos en la matriz: densidades[][] y la referencia pasada por el
manejador de eventos ManejaSeleccion.
Creamatriz()
Este es método es similar al del applet anterior, se encarga de abrir un fichero, el Matriz.txt, leer los datos y crear la
matriz que nos servirá para dibujar el diagrama de Intensidades.
Salida()
Mediante este método representamos por pantalla los valores exactos de la intensidad para el frente de mayor distancia
al foco.
ManejaSeleccion.java
Este clase se encarga de manejar los eventos producidos al seleccionar el número de frentes que queremos representar,
devuelve un valor de referencia que es interpretado por el método Paint() del Applet Respuesta.
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DISCUSION DE RESULTADOS
Los resultados obtenidos son los esperados, ya que de una manera sencilla se puede acceder a un medio gráfico que
facilita el estudio y análisis de los niveles de densidad de potencia en las proximidades de una antena.
Como ya hemos comentado, el proyecto queda abierto a la ampliación y mejora en tres aspectos:
•
•
•
Reconocimiento Digital de Imágenes
Mejora del entorno de usuario
Inclusión en la red
CONCLUSIONES
Considerando que el objetivo de este proyecto es la simulación de posibles resultados que se obtendrían de realizar
mediciones reales de Intensidad, no es más que una aproximación y en tal sentido debe ser comprendido; los valores
que de aquí se obtengan deben ser tratados como datos orientativos para determinadas labores.
Posteriormente la ampliación y perfeccionamiento con las herramientas adecuadas permitiría lograr la ampliación en los
objetivos iniciales fijados. Siendo el prioritario el tratamiento digital de la imagen, dado que generalmente los
fabricantes proporcionan los datos de ganancia de las antenas en diagramas polares, con el consiguiente ahorro de
tiempo para el usuario que supone la carga y modificación manual del fichero de entrada de datos.
BIBLIOGRAFIA
-
Resolución 202/95 del Ministerio de Salud y Acción Social de la Nación. Estándar Nacional de Seguridad para la
Exposición a Radiofrecuencias comprendidas entre 100 Khz y 300 Ghz.
-
Consideraciones sobre la medición de Densidad de Potencia Total en proximidades de una antena para Telefonía
celular. Autores: Ing. Alberto D. Valdez e Ing. Eduardo E. del Valle.
-
Centro Argentino de Ingenieros (CAI) - Seminario de Estructuras de Telecomunicaciones en Municipios - Normas
y Principios de Seguridad - 6 de Septiembre de 2000.
-
Programa “ fmmodel” de la “Federal Communications Commissión”. (http://www.fcc.gob).