Open Access
Development and implementation of a data model for an Android based telemonitoring server
(2011) Tellechea Pereda, Amagoia; Serrano Arriezu, Luis Javier; Gerbovics, Ferenc; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; University of Applied Sciences Technikum Wien (Austria); Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
El tema de este proyecto fin de carrera es el desarrollo e implementación de un modelo de datos para un servidor de telemonitorización basado en Android complementario al dispositivo HDH. El dispositivo HDH (Health Data Hub) es un sistema de telemonitorización desarrollado por un grupo de estudiantes de master en la University of Applied Sciences Technikum Wien. El resultado de este proyecto es un dispositivo tipo muñequera capaz de medir datos médicos mediante sensores. Además, este dispositivo es capaz de recibir datos desde distintos dispositivos para el cuidado de la salud personal (PHD, Personal Health Devices) y de reenviar datos médicos del paciente monitorizado. El objetivo principal del HDH es conseguir la correcta medición de datos médicos del paciente (mayoritariamente personas mayores que viven solas) y crear mensajes de actualización con la información obtenida. Para conseguir el funcionamiento correcto en todas las circunstancias, el sistema es capaz de realizar el seguimiento del paciente mediante componentes de alta sensibilidad y cuando la situación así lo requiera, manda mensajes de alerta al servidor. Básicamente, la infraestructura del HDH consiste en cuatro componentes principales: el HDH dispositivo tipo muñequera, el servidor principal, el cliente HDH y el servidor basado en Android. Así pues, el servidor de Android (Android server) obtenido como resultado de este proyecto fin de carrera, representa una parte importante de este ecosistema de telemonitorización. Como se ha mencionado anteriormente, para conseguir la monitorización exitosa del paciente, el servidor Android debe ser capaz de trabajar con los datos médicos enviados por el HDH. Para tener un ambiente de trabajo amplio en el que distintos dispositivos y sistemas puedan realizar su función, la construcción de estos datos médicos se ha realizado según el estándar HL7 v2.6 (Health Level 7), el cual representa el estándar más utilizado en todo el mundo de la industria relacionada con el cuidado de la salud. El lenguaje de programación utilizado para el desarrollo de este proyecto es Android. Este sistema operativo ofrece un gran potencial para la implementación de nuevas funcionalidades y servicios. Debido a que Android se define como código abierto (open source), permite la rápida integración con otras plataformas y ofrece herramientas que facilitan el desarrollo de las aplicaciones. Todas estas características hacen que Android sea una herramienta poderosa para el desarrollo de este proyecto. Este proyecto fin de carrera ha sido realizado en colaboración con Javier Urricelqui, alumno de la Universidad Pública de Navarra, también estudiante de intercambio Erasmus con la University of Applied Sciences in Technikum Wien. Debido al hecho de que el desarrollo del servidor Android fue proporcionado a ambos estudiantes, han trabajado codo con codo para lograr los objetivos propuestos: desde los primeros pasos aprendiendo a programar en Android, el análisis del funcionamiento del sistema a realizar y el diseño e implementación, hasta las soluciones adoptadas en el mismo. Con respecto al desarrollo de este proyecto, referente a las conexiones protagonistas en el entorno, ha sido implementado el Servidor Android mediante la tecnología Bluetooth. También se ha desarrollado la parte en la que el sistema trabaja con tecnología GSM. Debido a que el procesamiento de los datos es independiente de la tecnología utilizada, fue realizado conjuntamente. Por otro lado, también el parseador de HL7 que actualmente está en funcionamiento se ha desarrollado en este proyecto. Las demás partes, como por ejemplo la gestión de la información de los pacientes, las soluciones adoptadas en relación con los gráficos médicos, el diseño e implementación de la interfaz gráfica de usuario (GUI) y los simuladores desarrollados, fueron creados por ambos estudiantes. Así pues, gracias a esto, se consiguió cumplir satisfactoriamente todos los objetivos propuestos al comienzo de este proyecto fin de carrera.
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Development of ultrathin metasurface and partially reflective surface antennas for space applications
(2017) Tellechea Pereda, Amagoia; Iriarte Galarregui, Juan Carlos; Gonzalo García, Ramón; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
La industria espacial ha estado siempre muy interesada en la evolución de las antenas que se integran en los satélites. Se buscan soluciones que además de ser ligeras y compactas, tengan un coste reducido. De esta forma se facilita su integración en los satélites y se reduce el coste en el lanzamiento de todo el sistema. Los avances en las diferentes tecnologías han demostrado su viabilidad para cumplir con los requerimientos especificados, como lo son la tecnología de superficies parcialmente reflectivas (PRS) o las metasuperficies (MTS). Aunque estas tecnologías ofrecen a los ingenieros múltiples posibilidades, queda todavía por realizar un gran trabajo para cumplir con todos los requerimientos de las antenas embarcadas en satélites. Por un lado, se ha empleado la tecnología de PRS para optimizar una antena trabajando en doble frecuencia en banda C. Por otro lado, se ha diseñado y fabricado una antena basada en MTS, con radiación broadside y doble polarización circular en banda Ku. Esta tesis nació como continuación del trabajo realizado en el Grupo de Antenas de la Universidad Pública de Navarra, en colaboración con EADS Astrium Casa Espacio (España) y la Agencia Espacial Europea (ESA), para el desarrollo de una antena PRS que cumpliese las especificaciones de una antena embarcada de una aplicación TT&C (Tracking, Telemetría y control) a 3.7GHz. Trabajos anteriores consolidaron esta tecnología como una alternativa ligera a las soluciones pesadas y voluminosas utilizadas convencionalmente. No obstante, la mayoría de estas soluciones se han centrado en aplicaciones que funcionan en una sola frecuencia. Falta un estudio más exhaustivo de las configuraciones con doble frecuencia de funcionamiento. El trabajo realizado en esta tesis se ha centrado en el diseño de una antena PRS para el cumplimiento de los requerimientos de una aplicación TT&C en dos frecuencias en la banda C, 3.7GHz y 4.2GHz. En las PRS, también llamadas antenas de band gap electromagnético (EBG) o superficies selectivas en frecuencia (FSS), se genera una cavidad resonante entre el plano de masa donde está la fuente y el superestrato situado a una distancia de media longitud de onda. La caracterización de la PRS se ha realizado mediante el estudio de la matriz de reflexión de una onda incidente en la estructura teniendo en cuenta las dos frecuencias de interés. La dificultad de la solución propuesta se centra en la cercanía de ambas frecuencias, ya que la separación entre ellas es de 1.13%. La implementación de la antena PRS en doble banda se ha realizado introduciendo de forma adecuada una segunda capa de FSS (compuesta por cruces de Jerusalem dentro de anillos metálicos) en la parte inferior de una capa EBG (compuesta por un plano metálico con agujeros en su interior y que se suele emplear para soluciones en una única banda). El sistema de alimentación es sencillo y se compone de un array de 2x2 parches circularmente polarizado. El trabajo concluye demostrando que la configuración propuesta podría ser empleada para sustituir un array de antenas parche de 27 elementos que requiere un sistema de alimentación complejo. La segunda parte de la tesis es la más extensa y se centra en el desarrollo de antenas de metasuperficie (MTS). Debido al gran interés mostrado por la industria espacial en esta tecnología extremadamente compacta y ligera, la tesis se centró en esta tecnología emergente. Como se muestra en la literatura, las MTSs se pueden emplear para implementar soluciones con diagramas de radiación complejos y buena polarización circular. Sin embargo, hay ciertos aspectos que hoy por hoy todavía suponen una limitación, como pueden ser la capacidad de proveer doble polarización circular o respuesta multibanda. En esta tesis se presenta por primera vez, el modelado teórico, la implementación práctica y las medidas de una antena MTS compuesta por una única capa capaz de proveer radiación en broadside a 13.5GHz tanto con polarización circular a derechas como a izquierdas. Para ello se ha realizado un estudio profundo sobre la tecnología MTS y se ha desarrollado la base teórica de la solución propuesta. En esta estructura, se excitan dos modos transversales, de tipo magnético y eléctrico, balanceados tanto en fase como en magnitud. Además, se explica en profundidad la caracterización de la impedancia superficial requerida en la MTS y se han realizado el estudio de dispersión de distintos pixeles para la implementación de la misma. Por otro lado, también se explica el sistema de alimentación necesario y se presenta el septum fabricado. Los resultados de simulación corroboran el comportamiento esperado según la teoría desarrollada. El sistema completo ha sido fabricado y se muestran los resultados experimentales. En la última parte de la tesis se ha desarrollado la base teórica para la caracterización de antenas de MTS de una única capa para aplicaciones multibanda. Se han presentado tres configuraciones con distintos diagramas de radiación a las frecuencias de 13.5GHz y 16GHz, con polarización circular. El primer diseño radia con forma isoflux en dirección backward en la banda baja mientras que en la alta radía en dirección broadside. La segunda configuración es capaz de radiar con forma de isoflux en ambas bandas. Por último, el tercer diseño radia en dirección broadside en la banda baja y en la alta con isoflux, gracias a la contribución de dos modos dentro del región visible. Además, se presentan las limitaciones de las configuraciones propuestas y las posibles mejoras a realizar. Como resultado de este trabajo, se han publicado 3 artículos en revistas indexadas, se han presentado 12 comunicaciones en conferencias internacionales (5 de ellas invitadas) y 5 nacionales.
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Broadband radar cross-section reduction using AMC technology
(IEEE, 2013) Iriarte Galarregui, Juan Carlos; Tellechea Pereda, Amagoia; Martínez de Falcón, José Luis; Ederra Urzainqui, Íñigo; Gonzalo García, Ramón; Maagt, Peter de; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
This paper presents the design, fabrication and characterization of a planar broadband chessboard structure to reduce the radar cross-section (RCS) of an object. The chessboard like configuration is formed by combining two artificial magnetic conductor (AMC) cells. The bandwidth limitations intrinsic to AMC structures are overcome in this work by properly selecting the phase slope versus frequency of both AMC structures. 180 degrees phase difference has been obtained over more than 40% frequency bandwidth with a RCS reduction larger than 10dB. The influence of the incidence angle in the working bandwidth has been performed. A good agreement between simulations and measurements is achieved.
Embargo
Experimental validation of a Ku-band dual circularly polarized metasurface antenna
(IEEE, 2018) Tellechea Pereda, Amagoia; Caminita, Francesco; Martini, Enrica; Ederra Urzainqui, Íñigo; Teniente Vallinas, Jorge; Iriarte Galarregui, Juan Carlos; Gonzalo García, Ramón; Maci, Stefano; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería Eléctrica y Electrónica
The experimental validation of a Ku-band dual circularly polarized (CP) broadside-beam metasurface (MTS) antenna is presented. A radially modulated anisotropic single layer MTS has been synthesised employing sub-wavelength elliptical slotted metallic patches printed on top of a thin Arlon grounded substrate. In the structure, two decoupled phasematched transverse magnetic and transverse electric surface waves (SWs) are excited, which interact with the modulated surface leading to a CP broadside radiation. Two different orthomode transducers have been designed to excite the SWs with orthogonal polarization and equal amplitude. The first feeding system is composed of a metallic stepped septum inside an airfilled square waveguide. A conical section is included to match the output port of the square waveguide with the terminal, dielectric filled circular waveguide. The second feed is much more compact and efficient and it is composed of a circular waveguide completely filled by a dielectric. Depending on the input port excited on the feeds, two TE11 modes are excited with ±90° phase shift, which determine the right-hand or left-hand sense of the broadside beam generated by the MTS. Manufacturing details of the MTS and excitations are given and the measurements are compared with the simulation results. Finally, conclusions are drawn.
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Dispersion properties of an elliptical patch with cross shaped aperture for synchronized propagation of transverse magnetic and electric surface waves
(MDPI, 2018) Tellechea Pereda, Amagoia; Ederra Urzainqui, Íñigo; Gonzalo García, Ramón; Iriarte Galarregui, Juan Carlos; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa; Institute of Smart Cities - ISC; Ingeniería Eléctrica y Electrónica
This paper presents a novel pixel geometry for the implementation of metasurfaces requiring synchronized phase propagation of transverse magnetic (TM) and transverse electric (TE) modes. The pixel is composed by an elliptical metallic patch with an asymmetric cross-shaped aperture in the center, printed on a grounded slab. A practical implementation of a metasurface was carried out employing such a pixel geometry. Simulation results show similar frequency dispersion properties for both modes within the working frequency band, in agreement with the theoretical basis.
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Dual circularly polarized broadside beam metasurface antenna
(IEEE, 2016) Ederra Urzainqui, Íñigo; Tellechea Pereda, Amagoia; Caminita, Francesco; Martini, Enrica; Iriarte Galarregui, Juan Carlos; Gonzalo García, Ramón; Maci, Stefano; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta Elektronikoa
This paper presents the design of a modulated metasurface (MTS) antenna capable to provide both righthand (RH) and left-hand (LH) circularly polarized (CP) boresight radiation at Ku-band (13.5 GHz). This antenna is based on the interaction of two cylindrical-wavefront surface wave (SW) modes of transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) types with a rotationally symmetric, anisotropic-modulated MTS placed on top of a grounded slab. A properly designed centered circular waveguide feed excites the two orthogonal (decoupled) SW modes and guarantees the balance of the power associated with each of them. By a proper selection of the anisotropy and modulation of the MTS pattern, the phase velocities of the two modes are synchronized, and leakage is generated in broadside direction with two orthogonal linear polarizations. When the circular waveguide is excited with two mutually orthogonal TE11 modes in phase–quadrature, an LHCP or RHCP antenna is obtained. This paper explains the feeding system and the MTS requirements that guarantee the balanced conditions of the TM/TE SWs and consequent generation of dual CP boresight radiation.