Analizadores vectoriales de redes (VNA) de bajo coste para la realización de prácticas de laboratorio

Este Trabajo de Fin de Grado surge de la necesidad de ampliar la capacidad del laboratorio en la realización de la práctica "Medida de dispositivos de microondas implementados en tecnología microstrip: Manejo del VNA (Práctica 4)". Actualmente, el laboratorio cuenta con un único Analizador Vectorial de Redes (VNA) de la casa Agilent Technologies, concretamente el modelo HP 8753D con un rango de medida desde 30KHz a 6GHz, lo que limita el número de estudiantes que pueden trabajar simultáneamente. El objetivo de este estudio ha sido adaptar el LibreVNA para su uso en prácticas de laboratorio, evaluando la viabilidad de aumentar de un puesto de trabajo a seis. Esto permitiría que las sesiones de prácticas sean más dinámicas, posibilitando que toda la clase participe de manera conjunta. En este contexto, se ha puesto en marcha el Libre VNA y el software de medida asociado LibreVNA-GUI, optimizado los parámetros del mismo para el tipo de medidas a realizar en las prácticas de laboratorio. Para garantizar su funcionalidad y durabilidad, se diseñó un soporte específico que, además de alojar el VNA, incorpora un ventilador integrado para asegurar un funcionamiento estable del equipo, incluso bajo uso intensivo. Adicionalmente, se diseñaron y simularon varios componentes electrónicos necesarios para las prácticas, empleando herramientas avanzadas de simulación como Ansys HFSS. Estos componentes replicados permiten una experimentación práctica directa, alineada con los objetivos académicos del laboratorio. En conjunto, este trabajo no solo ha conseguido mejorar la infraestructura del laboratorio, sino que también ha demostrado la viabilidad de utilizar equipos de menor coste comprometiendo mínimamente la precisión y calidad de los resultados. Las conclusiones obtenidas subrayan el éxito de las estrategias implementadas, mostrando que es posible optimizar recursos y aumentar la eficacia en entornos educativos de alta tecnología.

This Final Degree Project arises from the need to expand the capacity of the laboratory in the realization of the practice “Measurement of microwave devices implemented in microstrip technology: Handling of the VNA (Practice 4)”. Currently, the laboratory has only one Vector Network Analyzer (VNA) from Agilent Technologies, specifically the HP 8753D model with a measurement range from 30KHz to 6GHz, which limits the number of students who can work simultaneously. The objective of this study has been to adapt the LibreVNA for use in laboratory practices, evaluating the feasibility of increasing from one workstation to six. This would allow the practical sessions to be more dynamic, making it possible for the whole class to participate together. In this context, the Libre VNA and the associated measurement software LibreVNA-GUI have been implemented, optimizing its parameters for the type of measurements to be performed in the laboratory practices. To guarantee its functionality and durability, a specific support was designed which, in addition to housing the VNA, incorporates an integrated fan to ensure stable operation of the equipment, even under intensive use. Additionally, several electronic components required for the practices were designed and simulated, using advanced simulation tools such as Ansys HFSS. These replicated components allow direct hands-on experimentation, aligned with the academic objectives of the laboratory. Overall, this work has not only improved the laboratory infrastructure, but has also demonstrated the feasibility of using lower cost equipment while minimally compromising the accuracy and quality of the results. The conclusions obtained underline the success of the strategies implemented, showing that it is possible to optimize resources and increase efficiency in high-tech educational environments.