Ingeniería Electrónica, Automática y Comunicaciones

DESIGN OF A TM01 COMPACT MODE COUPLER FOR TRAKING MONO-PULSE SYSTEMS

En este trabajo se presenta el diseño de un sensor de modo para realizar seguimiento mono-pulso en sistemas de comunicaciones por satélite y radioastronomía. El dispositivo tiene dos ranuras paralelas para acoplar el modo de orden superior TM01 en guía de onda circular, lo cual posibilita que el diseño sea compacto y de tamaño reducido. Las salidas de los sensores de modo se unen empleando una unión T plano H. Un prototipo fue construido y medido en banda Ku (12,3-13,8 GHz) para validar los resultados teóricos. Las pérdidas de retorno obtenidas en el puerto correspondiente al seguimiento son mejores que -22dB. Los modos correspondientes a la señal fundamental tienen una adaptación mejor que -25dB sobre toda la banda de trabajo. Las señales utilizadas en estos sistemas para el seguimiento emplean polarización circular.

A mono-pulse tracking mode coupler design for satellite communications and radio astronomy is presented. The device utilizes two parallel slots for sensing TM01 higher order mode which made the system more compact along with a very small size. The mode sensors are joined by an H plane T junction. A prototype was fabricated and tested for the Ku-band (12,3-13,8 GHz) for validate the theoretical results. The return loss obtained on the tracking port are better than -22dB. The return loss corresponding to the main signal are better than -25dB through the frequency band of work. These tracking systems utilize circular polarized signals.

Dual band antenna fed by proximity to WLAN applications in 2.4 and 5.2 GHz

En este trabajo se presenta el diseño de una antena de microcinta doble frecuencia, alimentada por proximidad. El dispositivo trabaja en las bandas de 2.4 (2.4-2.485 GHz) y 5.2 (5.15-5.35 GHz) de Wifi. Para alcanzar la operación en doble frecuencia, se ha realizado una ranura en forma de herradura en el centro del parche. Se ha logrado que la nueva banda sea ajustable en un amplio rango (desde 4.95 hasta 5.70 GHz), lo que permite obtener relaciones de frecuencias f2/f1 desde 2.06 hasta 2.38.

In this work it is presented a dual band proximity fedmicrostrip antenna. The device works on Wifibands2.4 (2.4-2.485 GHz) and 5.2 (5.15-5.35 GHz). Dual frequency operation has been realized by a slot patch. The new bandcan be adjustable in a wide range from 4.95 to 5.70 GHz, which allows getting frequency ratios f2/f1from 2.06 to 2.38.

Two solutions for the digitization of a stilling counterweight

El presente trabajo fue realizado por el Centro de Investigaciones en Microelectrónica (CIME) a solicitud del Instituto de Oceanología, con el objetivo de modernizar los mareógrafos mecánicos existentes en el país. Para ello se brindan dos soluciones de digitalización para las señales del mareógrafos Delta de la firma alemana Seba Hydrometrie, y del mareógrafo Leupold and Stevens que permitan monitorear en tiempo real la variabilidad de la altura del nivel del mar. El sistema está compuesto por un transductor, que convierte la señal del sensor en una señal eléctrica, para ser procesada por un sistema de adquisición de datos controlado por un microcontrolador, cuya salida digital se transmite por puerto serie a una PC en la que se analizan los datos recibidos. Para esto se desarrolló un software interactivo capaz de interpretar, graficar y almacenar en una base de datos los resultados de la medición. El beneficio fundamental que tiene la aplicación de este trabajo, es la obtención de forma rápida y sin pérdida, de las mediciones del nivel del mar en tiempo real o cada cierto tiempo. También se incluyen los puntos de interés situados en lugares remotos, logrando una vigilancia más estricta y mayor fiabilidad. Además, permite contar con el conocimiento necesario para llegar a diseñar una red mareógrafica en Cuba.

This work was developed by Microelectronics Research Center (CIME) at the request of Institute of Oceanolgy, with the aim of modernizing the existing mechanical instruments of this type in the country. This began with the digitization of german mechanical instrument Delta Seba Hydrometrie to monitoring in real time the variability of the height of sea level. The system comprises a transducer which converts the sensor signal into an electrical signal to be processed by a data acquisition system controlled by the microcontroller PIC 16 F877A, its digital output is transmitted to a PC serial port to analyze the data received, for this an interactive software can interpret, graph and stored in a database of measurement result was developed. The fundamental benefit of this work is obtain quickly and without loss of sea level measurements in real time or at each time interval, even on points in remote locations making stricter surveillance and greater reliability. Besides it possible to advance in the necessary knowledge designing a future network of this instruments in Cuba.

Implementation of the logarithmic sigmoid function on a FPGA

La función sigmoidal logarítmica es muy utilizada como función de activación de las neuronas que conforman una red neuronal artificial. En la implementación digital sobre FPGA de este tipo de redes, es importante la eficiencia en área de todos los elementos de cálculo. La síntesis hardware directa de la expresión matemática de la función de activación sigmoidal logarítmica no es práctica, ya que tanto las operaciones de división como la exponencial requieren lógica excesiva y convergen lentamente. En consecuencia, se han desarrollado aproximaciones matemáticas que facilitan esta implementación. En el presente trabajo se presenta la síntesis de la función sigmoidal logarítmica para un FPGA Spartan 3 de Xilinx con métodos de aproximación por tramos de primer orden, de aproximación por tramos de segundo orden y mediante el empleo de tablas de búsqueda. Para cada diseño se utilizaron las herramientas Simulink de MatLab y System Generator del programa Xilinx ISE Design Suit 12.4, a nivel de bloques específicos de Xilinx. Como resultado se obtuvo la mejor combinación entre los errores de implementación y el consumo de recursos del FPGA con una aproximación por tramos de primer orden y el empleo de datos de entrada con formato punto fijo de 12 bits de parte entera y 8 bits de resolución.

The logarithmic sigmoid function is the most commonly used activation function of the neurons forming an artificial neural network. Digital implementation of neural networks on FPGA must be efficient, especially in the elements estimation area. A direct hardware synthesis of the mathematics expression of logarithmic sigmoid activation function is not practical, because division and exponential estimation are demanding operations, which require excessive logic and convergence is slow. Therefore, some mathematics approximations have been developed to make easier this implementation. This study shows the synthesis of a logarithmic sigmoid function for a Xilinx´s FPGA Spartan-3 utilizing a piecewise first-order linear approximation method, a piecewise second-order linear approximation method, and a look-up table method. For each design was used MatLab's Simulink tool and the System Generator tool from Xilinx ISE Design Suit 12.4 program, at a Xilinx´s specifics blocks level. It is concluded that the best performance is achieved by the piecewise first-order linear approximation with input data format fixed point with 12 bits of integer bits and 8 bits of fractional bits.

Method to steady state detection: application to electrical generation units

La detección de ventanas o intervalos en los que un proceso continuo esté operando en un estado estacionario es útil para la monitorización a largo plazo y en especial cuando se tienen modelos de estado estacionario que están siendo usados para la optimización del proceso. En el presente trabajo se presenta un método, bajo el nombre de sigma gamma, basado en ventanas deslizantes, que mejora significativamente los algoritmos existentes. Combina algoritmos basados en el análisis de la desviación estándar de las mediciones con el método de las medias móviles y puede aplicarse no sólo a mediciones contaminadas con ruido blanco; sino también sobre series temporales afectadas por ruido coloreado. Se evalúa su desempeño comparándolo con dos de los métodos más recientes. Las pruebas indican que para los diferentes niveles y tipos de ruido analizados el método propuesto ofrece una reducción estadísticamente significativa de los errores de Tipo I y de Tipo II. Las series temporales que sirven de base a los experimentos de evaluación están relacionadas con los tipos de respuestas esenciales bajo las que operan las unidades de generación eléctrica.

Detecting windows or intervals of when a continuous process is operating in a state of steadiness is useful for long term monitoring and especially when steady-state models are being used to optimize the process or plant on-line. In this paper a method, which is called as sigma gamma, on moving windows based that improves significantly existent algorithms is presented. On the measurements, it combines algorithms based on standard deviation analysis with moving average method and it can be applied not only on measurements which have been corrupted by additive white noise; but also on time series which have been corrupted by additive colored noise. Its performance is evaluated by comparing with two very recent methods. For different levels and noise types, tests point out that proposed method offers a significantly reduction on Type I and Type II errors. The base time series for algorithm's testing are related with the essential waveform's response below electrical generation units' work.

MHealth service to supervise blood glucose level and blood pressure

El artículo presenta una propuesta de servicio demHealth dirigido a pacientes que requieren o deseen tener un control periódico de las medidas corporales de tensión arterial y glucosa, personas como: hipertensos, diabéticos, hipoglucémicos, deportistas, mujeres embarazadas, entre otras. El servicio permite al usuario utilizar su teléfono móvil celular como instrumento para realizar un diagnóstico previo, tomando en cuenta los valores obtenidos de la lectura de los sensores y los rangos normales para cada medida corporal. Además, el paciente puede enviar la información a una base de datos a través de la red del operador de telefonía móvil y de redes locales no tarifadas, o enviar la medida en un mensaje de texto al teléfono del médico si es un caso de urgencia. Luego de considerar las medidas almacenadas y enviadas por el usuario, el servicio le permite al médico emitir el diagnóstico al paciente por medio de un mensaje de texto.

This paper presents a proposal for mHealth system, for patients who need or wish to have regular monitoring of measurements of blood pressure and glucose; persons with hypertensive, diabetic, hypoglycemic, athletes, pregnant women, among others. The system allows users to use their mobile phone as a tool for a first diagnosis, taking into account the values obtained from the sensors readings and normal ranges for each body scale. Additionally, the patient can send the information to a database through the network mobile operator and free local networks or send a text message to the doctor with the data in case of an emergency. The system allows the doctor to make the diagnosis considering the data stored by the user and advise the patient via a text message.

A procedure to configure the FastICA algorithm in fault diagnosis on industrial systems

El Análisis de Componentes Independientes (ICA) es una técnica estadística que ha sido ampliamente aplicada en los últimos diez años para la reducción de la dimensión en el diagnóstico de fallos en sistemas industriales. El algoritmo más usado es el denominado FastICA y dos de los parámetros más importantes del mismo para lograr una buena clasificación son la medida de la independencia y el criterio a seguir para la selección de las componentes independientes. En este trabajo se presenta una propuesta de procedimiento para determinar la mejor combinación entre estos dos parámetros en función de reducir la dimensión y lograr una buena tasa de aciertos en la clasificación. Para probar el procedimiento propuesto se emplearon los datos de simulación del modelo del proceso industrial Tennessee Eastman Process.

Independent Component Analysis (ICA) is a statistical technique applied through the last ten years for dimensionality reduction in fault diagnosis on industrial systems. FastICA is the most popular algorithm in order to find the independent components. The independence measure and the feature selection criteria are two of the most important parameters to set on this algorithm. We propose in this paper a procedure to find a good combination of them based on achieve a good classification rate reducing the dimension of data the most possible. The proposed procedure is applied on the Tennessee Eastman Process plantas a model study.

Using random signals as part of a methodology for calibrating seismometers and accelerometers

Este trabajo propone el uso de señales aleatorias de ruido para la determinación de la respuesta en frecuencia de los sensores sísmicos (sismómetros y acelerómetros), como parte de un dispositivo para realizar la calibración de este tipo de dispositivos, que constituyen el elemento fundamental de los canales de medición sismométricos. Se presenta la fundamentación matemática del método, partiendo de considerar estos sensores como sistemas lineales invariantes en el tiempo (LTI) excitados por señales estocásticas y el cálculo de las respuestas correspondientes partiendo del tratamiento de estas señales en función de las densidades espectrales de potencia y la relación de estas funciones con la respuesta a frecuencia de estos sistemas. Se muestran las relaciones principales salida-entrada y las ecuaciones que definen la respuesta de estos sistemas y finalmente se grafica, a modo de ejemplo, la calibración de un sensor de banda ultra-larga de uso extensivo en las redes sísmicas a nivel nacional e internacional.

This paper proposes the use of random noise signals for the determination of the seismometers and accelerometers frequency response, as part of a device for device calibration which are the fundamental part of seismometricchannel. The theory of the method is presented including mathematical relationship, considering these sensors as linear time invariant system (LTI) excited by stochastic signals and calculating the frequency response using these signals as a function of the Power Spectral Densities (PSD). Also, the main relationships and input - output equations defining the frequency response of these systems are shown and finally presented, for example, the calibration of very broad band sensor which is use extensive in seismic networks at national and international level.