Publication:

Diseño, construcción y evaluación de un arreglo de antenas inteligentes para la comunicación entre un dron y una estación terrena fija en la banda de 3,5 GHz

Debido al uso de vehículos aéreos no tripulados, también conocidos como drones, en diferentes campos de la vida diaria, entre ellos la agricultura, dada su facilidad de manejo y ventajas que representa, se hace necesario asegurar el enlace de comunicación entre el dron con los sensores que lleve equipados y su respectiva estación terrena que recibe los datos. El presente trabajo de grado propone el diseño, elaboración y evaluación de un arreglo de antenas inteligentes para su uso en drones, de manera que comunique este dispositivo y una estación terrena para una frecuencia de 3,5 GHz. Para el cumplimiento de este objetivo se planteó una metodología por etapas en la que se inició con una investigación de las antenas inteligentes en tecnología de microcinta, el estado del arte en el uso de antenas inteligentes en drones, arreglos de antenas inteligentes y las técnicas de detección de señales en arreglos de antenas. Posterior a la etapa de recopilación de esta información, se realizó el diseño del arreglo de antenas inteligentes en tecnología de microcinta y se realizaron las simulaciones correspondientes, obteniendo como resultado que cada elemento del arreglo cuenta con un parámetro S11 de -11 dB a 3,5 GHz, un ancho de banda de 35 MHz, una relación de onda estacionaria (VSWR) de nivel 1,02 y una directividad de 7,6 dB. Teniendo en cuenta las características de cada elemento, se procedió entonces a realizar la construcción de dos arreglos de antenas microstrip de 4 y 6 elementos en un sustrato adecuado, corroborando los parámetros encontrados en las simulaciones, con los que se realizaron las pruebas de evaluación de un enlace a 3,5 GHz entre el arreglo de antenas y una estación terrena fija. Los resultados de estas pruebas muestran que el arreglo de 4 elementos no permite establecer una comunicación continua los 360 grados alrededor del dron, pero el arreglo de 6 elementos sí cubre la totalidad de los 360 grados, teniendo en cuenta que las pruebas realizadas se desarrollaron en el ambiente controlado del laboratorio de telecomunicaciones a diferentes distancias. Este último arreglo permite conmutar de manera eficaz el elemento con mayor nivel de señal RSSI (indicador de intensidad de la señal recibida) estableciendo un enlace estación terrena-dron. Se puede concluir que la construcción de arreglos de antenas tipo parche es compatible con su disposición en drones, debido a su bajo peso y directividad, además que, al ser un tipo de antena diseñada para una frecuencia específica, no va a presentar interferencia de otros servicios que puedan afectar la comunicación con el dron.