Contribución al desarrollo de una interfaz gráfica de usuario para el diseño, optimización y análisis de antenas mediante el método de los momentos

• Autores: Abdelhamid Tayebi Tayebi
• Directores de la Tesis: Manuel Felipe Cátedra Pérez (dir. tes.) , Iván González Diego (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2011
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Manuel Rius Casals (presid.) , Carlos Delgado Hita (secret.) , Eliseo García Pérez (voc.) , Francisco Luis Mesa Ledesma (voc.) , Raúl Fernández Recio (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e_Buah
• Resumen
  • español

    En esta tesis se presenta el desarrollo de una herramienta gráfica avanzada de resolución de problemas de radiación y dispersión. El núcleo electromagnético que incluye la aplicación se basa en el Método de los Momentos y es capaz de analizar estructuras con formas arbitrarias eléctricamente muy grandes. El sistema implementado facilita el proceso de diseño de la estructura bajo análisis, pues incorpora un potente módulo de geometría. Además de incluir las opciones básicas presentes en cualquier programa de diseño gráfico, tales como la creación de primitivas y la posibilidad de realizar transformaciones geométricas, la herramienta también dispone de un sofisticado módulo mediante el cual se pueden crear y optimizar los principales tipos de antenas. El módulo de optimización desarrollado permite calcular las dimensiones óptimas de la estructura bajo análisis, dependiendo de una función de coste que define su comportamiento electromagnético ideal. Todas las entidades geométricas generadas por la herramienta son parametrizables, lo que permite la identificación de los parámetros a optimizar, así como el rango de variación de dichos parámetros. Además, la función de coste global puede incluir especificaciones en distintas zonas del diagrama de radiación de la estructura. El lenguaje de programación empleado para implementar la herramienta ha sido Java y la parte de la visualización, tanto de las geometrías diseñadas como de los resultados obtenidos, se ha implementado utilizando las librerías de Java 3D. Dichas librerías proporcionan muchos beneficios a la herramienta, ya que incluyen una gran variedad de funcionalidades y opciones de visualización tales como iluminaciones, colores, texturas, animaciones, etc. La configuración de los parámetros de simulación, así como el proceso de simulación numérica y la posterior visualización de los resultados obtenidos se han integrado en el sistema, de modo que el proceso de análisis sea sencillo e intuitivo. Por otro lado, la herramienta desarrollada incluye un gestor de simulaciones que ofrece la posibilidad de llevar a cabo los análisis de forma local o de forma remota. También es posible ejecutar las simulaciones en paralelo, utilizando más de un procesador de forma simultánea. Otro aspecto destacable del módulo de ejecución es la opción de realizar los análisis en segundo plano, de modo que sea posible cerrar la sesión de trabajo sin perder los datos de la simulación. Finalmente, se han llevado a cabo una serie de simulaciones utilizando la herramienta, para validar el trabajo realizado. Los resultados obtenidos han sido satisfactorios, y además el funcionamiento del sistema ha resultado ser robusto, estable y eficiente.

  • English

    This thesis presents the development of an advanced graphical tool for solving radiation and scattering problems. The electromagnetic kernel included in the application is based on the Method of Moments and is capable of analyzing electrically large structures with arbitrary shapes. The implemented system facilitates the process of designing the structure under analysis, since it incorporates a powerful geometry module. Besides including the basic options present in any graphics program, such as the creation of primitives and the possibility of performing geometric transformations, the tool also has a sophisticated module that can create and optimize the main types of antennas. The optimization module allows for the calculation of the optimal dimensions of the structure under analysis, depending on a cost function that defines the ideal electromagnetic behavior. All geometric entities generated by the tool are parametrizable, allowing the identification of parameters to be optimized, as well as the variation range of these parameters. In addition, the overall cost function may include specifications in different areas of the radiation pattern of the structure. The programming language used to implement the tool is Java and the visualization of both the geometric design and the obtained results, has been implemented using the Java 3D libraries. These libraries provide many benefits for the tool as they include a variety of features and visualization options such as lighting, colors, textures, animations, etc. The configuration of the simulation parameters, the numerical simulation process and the subsequent visualization of the results, have been integrated into the system, so that the analysis process becomes simple and intuitive. On the other hand, the developed tool includes a simulation manager which offers the possibility of conducting analysis locally or remotely. Parallel simulations using multiple processors simultaneously can be also performed. Another notable feature of the execution module is the option of performing analysis in the background, so that it is possible to close the work session without losing data in the simulation. Finally, a series of simulations using the tool to validate their work have been carried out. The results have been satisfactory, and also the functioning of the system has proven to be robust, stable and efficient.