Tesi etd-04072011-095817 |
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Tipo di tesi
Tesi di laurea specialistica
Autore
CALDARARO, LORENZO
URN
etd-04072011-095817
Titolo
Un sistema multi-antenna indossabile per terminali PLB del sistema COSPAS-SARSAT
Dipartimento
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI
Relatori
relatore Prof. Nepa, Paolo
relatore Prof. Manara, Giuliano
relatore Ing. Serra, Andrea
relatore Prof. Manara, Giuliano
relatore Ing. Serra, Andrea
Parole chiave
- cospas
- e-textile
- indossabile
- multi antenna
- plb
- sarsat
- wearable
Data inizio appello
02/05/2011
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
02/05/2051
Riassunto
Oggetto di questa tesi è la realizzazione e la caratterizzazione di antenne integrabili in giubbotti di salvataggio per la localizzazione di persone disperse, tramite il sistema Cospas-Sarsat.
Questo progetto rientra nell'ambito della ricerca sulle wearable antennas per "smart clothes", ovvero indumenti equipaggiati con dispositivi di comunicazione e sensori impiegabili nel campo medico (monitoraggio di parametri vitali e diagnostica), nell'entertainment (sviluppo di realtà virtuali), per applicazioni militari e nel settore della tele-assistenza e della localizzazione.
Nello svolgimento della tesi sono stati affrontati principalmente quattro argomenti.
Nel primo capitolo è descritto il sistema Cospas-Sarsat, la sua struttura, il principio di funzionamento e le caratteristiche operative. Sulla base di queste informazioni sono stati definiti gli obbiettivi e le procedure di analisi.
Nel secondo capitolo sono descritte le antenne realizzate e come sono state caratterizzate quando sono montate su un reale dispositivo di salvataggio. È stato effettuato un confronto sperimentale tra tre tipi di antenne, realizzate in laboratorio utilizzando una sottile lamina conduttrice adesiva applicata agli elementi galleggianti di un giubbetto di salvataggio. È stato misurato il coefficiente di riflessione dell'antenna quando è installata in due sedi disponibili del giubbetto (sul petto e sul supporto per la testa) ed è stata effettuata un'analisi statistica delle prestazioni quando il soggetto lo indossa. Questo studio ha determinato la scelta di un tipo di antenna, un dipolo a meandro ripiegato, che meglio soddisfa le specifiche del sistema. Successivamente sono stati analizzati i diagrammi di irradiazione tramite un codice numerico e da quest'analisi è risultato che l'antenna posta vicino alla testa ha un guadagno sensibilmente inferiore rispetto a quella montata sul petto. Sulla base di questa considerazione sono state analizzate le prestazioni dell'antenna montata sul petto in termini di requisiti del sistema Cospas-Sarsat. A seguito dell'analisi numerica e di quella sperimentale, effettuata in un sistema di misura in camera anecoica, è stato verificato che l'antenna rispetta le maschere di potenza irradiata (EIRP) imposta dal sistema. Infine è proposto un sistema composto da due antenne ortogonali, montate sul petto, in modo che il trasmettitore possa ciclicamente selezionare una delle due. Siccome i diagrammi di irradiazione sono complementari, è possibile, in questo modo, ottimizzare la copertura satellitare e soddisfare con ampio margine i requisiti imposti.
L'ultimo argomento, descritto nel terzo capitolo, è incentrato sulla realizzazione di prototipi di antenne tessili.
Preliminarmente sono descritti i materiali attualmente disponibili e alcuni prototipi di antenne già esistenti. Successivamente, è stata realizzata una versione tessile del dipolo a meandro ripiegato utilizzando un filo conduttore, inoltre, sono state effettuate misure sperimentali sul coefficiente di riflessione. L'antenna soddisfa i requisiti di banda, in termini di coefficiente di riflessione, anche quando è sottoposta a sollecitazioni meccaniche che la deformano parzialmente.
Questo progetto rientra nell'ambito della ricerca sulle wearable antennas per "smart clothes", ovvero indumenti equipaggiati con dispositivi di comunicazione e sensori impiegabili nel campo medico (monitoraggio di parametri vitali e diagnostica), nell'entertainment (sviluppo di realtà virtuali), per applicazioni militari e nel settore della tele-assistenza e della localizzazione.
Nello svolgimento della tesi sono stati affrontati principalmente quattro argomenti.
Nel primo capitolo è descritto il sistema Cospas-Sarsat, la sua struttura, il principio di funzionamento e le caratteristiche operative. Sulla base di queste informazioni sono stati definiti gli obbiettivi e le procedure di analisi.
Nel secondo capitolo sono descritte le antenne realizzate e come sono state caratterizzate quando sono montate su un reale dispositivo di salvataggio. È stato effettuato un confronto sperimentale tra tre tipi di antenne, realizzate in laboratorio utilizzando una sottile lamina conduttrice adesiva applicata agli elementi galleggianti di un giubbetto di salvataggio. È stato misurato il coefficiente di riflessione dell'antenna quando è installata in due sedi disponibili del giubbetto (sul petto e sul supporto per la testa) ed è stata effettuata un'analisi statistica delle prestazioni quando il soggetto lo indossa. Questo studio ha determinato la scelta di un tipo di antenna, un dipolo a meandro ripiegato, che meglio soddisfa le specifiche del sistema. Successivamente sono stati analizzati i diagrammi di irradiazione tramite un codice numerico e da quest'analisi è risultato che l'antenna posta vicino alla testa ha un guadagno sensibilmente inferiore rispetto a quella montata sul petto. Sulla base di questa considerazione sono state analizzate le prestazioni dell'antenna montata sul petto in termini di requisiti del sistema Cospas-Sarsat. A seguito dell'analisi numerica e di quella sperimentale, effettuata in un sistema di misura in camera anecoica, è stato verificato che l'antenna rispetta le maschere di potenza irradiata (EIRP) imposta dal sistema. Infine è proposto un sistema composto da due antenne ortogonali, montate sul petto, in modo che il trasmettitore possa ciclicamente selezionare una delle due. Siccome i diagrammi di irradiazione sono complementari, è possibile, in questo modo, ottimizzare la copertura satellitare e soddisfare con ampio margine i requisiti imposti.
L'ultimo argomento, descritto nel terzo capitolo, è incentrato sulla realizzazione di prototipi di antenne tessili.
Preliminarmente sono descritti i materiali attualmente disponibili e alcuni prototipi di antenne già esistenti. Successivamente, è stata realizzata una versione tessile del dipolo a meandro ripiegato utilizzando un filo conduttore, inoltre, sono state effettuate misure sperimentali sul coefficiente di riflessione. L'antenna soddisfa i requisiti di banda, in termini di coefficiente di riflessione, anche quando è sottoposta a sollecitazioni meccaniche che la deformano parzialmente.
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