Contribución al desarrollo de una interfaz gráfica de usuario para el diseño, optimización y análisis de antenas mediante el método de los momentos

Resumen

En esta tesis se presenta el desarrollo de una herramienta gráfica avanzada de resolución de problemas de radiación y dispersión. El núcleo electromagnético que incluye la aplicación se basa en el Método de los Momentos y es capaz de analizar estructuras con formas arbitrarias eléctricamente muy grandes. El sistema implementado facilita el proceso de diseño de la estructura bajo análisis, pues incorpora un potente módulo de geometría. Además de incluir las opciones básicas presentes en cualquier programa de diseño gráfico, tales como la creación de primitivas y la posibilidad de realizar transformaciones geométricas, la herramienta también dispone de un sofisticado módulo mediante el cual se pueden crear y optimizar los principales tipos de antenas. El módulo de optimización desarrollado permite calcular las dimensiones óptimas de la estructura bajo análisis, dependiendo de una función de coste que define su comportamiento electromagnético ideal. Todas las entidades geométricas generadas por la herramienta son parametrizables, lo que permite la identificación de los parámetros a optimizar, así como el rango de variación de dichos parámetros. Además, la función de coste global puede incluir especificaciones en distintas zonas del diagrama de radiación de la estructura. El lenguaje de programación empleado para implementar la herramienta ha sido Java y la parte de la visualización, tanto de las geometrías diseñadas como de los resultados obtenidos, se ha implementado utilizando las librerías de Java 3D. Dichas librerías proporcionan muchos beneficios a la herramienta, ya que incluyen una gran variedad de funcionalidades y opciones de visualización tales como iluminaciones, colores, texturas, animaciones, etc. La configuración de los parámetros de simulación, así como el proceso de simulación numérica y la posterior visualización de los resultados obtenidos se han integrado en el sistema, de modo que el proceso de análisis sea sencillo e intuitivo. Por otro lado, la herramienta desarrollada incluye un gestor de simulaciones que ofrece la posibilidad de llevar a cabo los análisis de forma local o de forma remota. También es posible ejecutar las simulaciones en paralelo, utilizando más de un procesador de forma simultánea. Otro aspecto destacable del módulo de ejecución es la opción de realizar los análisis en segundo plano, de modo que sea posible cerrar la sesión de trabajo sin perder los datos de la simulación. Finalmente, se han llevado a cabo una serie de simulaciones utilizando la herramienta, para validar el trabajo realizado. Los resultados obtenidos han sido satisfactorios, y además el funcionamiento del sistema ha resultado ser robusto, estable y eficiente.