ES2802304A1

ES2802304A1 - Sistema y método para el diagnóstico de antenas

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Publication number: ES2802304A1
Application number: ES201900105A
Authority: ES
Inventors: Narciandi Guillermo Alvarez; Martinez Jaime Laviada; Lopez Yuri Alvarez; Andres Fernando Las-Heras
Original assignee: Universidad de Oviedo
Current assignee: Universidad de Oviedo
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2021-01-18
Anticipated expiration: 2039-07-05
Also published as: EP3995842A1; WO2021005250A1; ES2802304B2; EP3995842C0; EP3995842A4; EP3995842B1

Abstract

Sistema y método para el diagnóstico de antenas que comprende una antena sonda (1) que es desplazada manualmente por un operario frente a la antena bajo medida (3) describiendo una trayectoria (7) arbitraria que capta la señal radiada (2). También comprende una unidad de radiofrecuencia (4) que mide las propiedades de dicha señal, unos medios de posicionamiento (5) de la antena sonda (1), y un sistema de procesado que realiza la diagnosis de la antena bajo medida (3). El método comprende definir una superficie de referencia (15), desplazar la antena sonda (1) cerca de la antena bajo medida (3), homogeneizar el muestreo, procesar la información y realizar un diagnóstico calculando la componente tangencial del campo. De aplicación en aquellos sectores en los que se requiera la diagnosis de antenas, como por ejemplo en el sector de las comunicaciones. Resulta de especial interés en redes 5G.

Description

DESCRIPCIÓN

SISTEMA Y MÉTODO PARA EL DIAGNÓSTICO DE ANTENAS

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención hace referencia a un sistema y a un método para e! diagnóstico de antenas mediante el uso de un dispositivo portátil. El sistema comprende una antena sonda que es desplazada manualmente por el operario del sistema a lo largo de una trayectoria arbitraria y que capta las señales radiadas por la antena bajo medida, una unidad de radiofrecuencia que mide las propiedades de dicha señal, unos medios de posicionamiento que proporcionan la posición de la antena sonda y unos medios de procesado que realizan la diagnosis de la antena bajo medida a partir de los datos obtenidos. El método de la invención comprende definir al menos una superficie de referencia próxima a la antena bajo medida, desplazar la antena sonda a lo largo de una trayectoria, homogeneizar el muestreo espacial de las medidas, procesar la información para obtener la representación del campo electromagnético y diagnosticar la antena.

La invención resulta de aplicación en aquellos sectores en los que se requiera la diagnosis de antenas de forma rápida, evitando el uso de sistemas de medida de gran tamaño, como por ejemplo en el sector de las comunicaciones. Además, resulta de especial interés en ámbitos en los que se despliegan antenas compuestas por muchos elementos radiantes, donde la probabilidad de fallo de algún componente no es desdeñable. La invención permite la detección de elementos radiantes de comportamiento anómalo, lo cual es un aspecto importante para garantizar el correcto funcionamiento de un sistema. Esta situación es común en las redes avanzadas de comunicaciones, como por ejemplo en las que intervienen picoceldas desplegadas para las redes 5G.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La diagnosis de antenas y sistemas radiantes de emisiones electromagnéticas es un aspecto fundamental para garantizar el cumplimiento de las especificaciones de los mismos. El avance en los sistemas de telecomunicaciones requiere antenas con requisitos más exigentes, reduciéndose los márgenes y tolerancias en el diseño. A modo de ejemplo, se puede citar la tecnología de radiofrecuencia de los nuevos sistemas de comunicaciones 5G, donde con el fin de optimizar la cobertura, se pretende emplear estaciones base de telefonía equipadas con smart antennas, esto es, antenas capaces de generar uno o varios haces que doten de cobertura a los usuarios conectados a dicha estación base. Igualmente, cada vez más sistemas de comunicaciones vía satélite emplean técnicas basadas en conformado de haz y barrido electrónico, donde las antenas incorporan circuitos electrónicos y de radiofrecuencia que permiten modificar el apuntamiento del haz de la antena en tiempo real (por ejemplo, antenas de equipos de comunicaciones embarcados en vehículos en movimiento que han de mantener el apuntamiento hacia un satélite). Esto hace que la tecnología de diagnosis y caracterización de antenas, capaces de llevar a cabo la medida de estas antenas en condiciones de operación realistas, haya adquirido cada vez más protagonismo

En líneas generales, los sistemas para diagnosis de antenas se pueden clasificar en sistemas o rangos en exteriores, y sistemas o rangos en interiores. Los sistemas o rangos en exteriores permiten la medida directa del diagrama de radiación de la antena que se pretende diagnosticar, dado que es posible separar la antena bajo medida de la antena que se emplea como sonda, de forma que se toman medidas en campo lejano. Los principales inconvenientes que presentan son fundamentalmente la gran distancia que se necesita entre la infraestructura donde se coloca la antena bajo medida y la antena sonda para poder realizar la medida en campo lejano. Además, la exposición a inclemencias meteorológicas también condiciona y limita su utilización.

Los sistemas o rangos en interiores típicamente se ubican en recintos fijos denominados cámaras anecoicas que, con el fin de minimizar la reflexión de las ondas de radio en paredes, suelos, y techos, están recubiertas en su totalidad por un material que absorbe la radiación electromagnética. Al igual que los rangos en exteriores, la antena bajo medida se coloca en una base o torre fija con capacidad para describir giros, y la antena que se emplea como sonda de medida se coloca en otra base o torre estacionaria a cierta distancia de la primera.

El campo electromagnético que radia una antena y/o sistema radiante se puede clasificar principalmente en dos regiones espaciales: región de campo cercano, donde la distribución espacial de la energía radiada cambia con la distancia a la antena, y región de campo lejano, donde la distribución espacial de la energía radiada no cambia con la distancia a la antena. Dependiendo del tamaño de la antena bajo medida, de la frecuencia de trabajo y de la separación entre la antena bajo medida y la sonda de medida, el campo electromagnético radiado por la antena bajo medida puede ser adquirido en la región de campo cercano o de campo lejano. Típicamente se considera que si se cumplen las condiciones Rmedida > 2D2/A y Rmedida > 10A el campo electromagnético se mide en la región de campo lejano (donde Rmedida es la distancia entre la antena bajo medida y la sonda de medida, D es el diámetro de la mínima esfera circunscrita a la antena bajo medida y A es la longitud de onda de trabajo).

La medida del diagrama de radiación de una antena únicamente se puede realizar en campo lejano. Si se mide la antena en la región de campo cercano, es necesario aplicar un método de transformación de campo cercano a campo lejano para obtener el diagrama de radiación a partir de las medidas realizadas, dado que en la región de campo cercano la distribución espacial de la energía radiada cambia con la distancia. Los métodos de transformación de campo cercano a campo lejano se basan en el cálculo de un conjunto de coeficientes que permiten modelar el campo electromagnético radiado por la antena, tal y como se describe en el estado del arte del documento de patente ES 2639687 (B2).

La diagnosis de una antena en la región de campo cercano requiere de la medida tanto de la amplitud como de la fase del campo electromagnético radiado por la misma. Para ello se necesitan dispositivos de medida tales como analizadores vectoriales de señal o receptores de dos canales (fase y cuadratura) o el empleo de un método para la recuperación de la fase del campo electromagnético.

La diagnosis de antenas y sistemas radiantes de emisiones electromagnéticas comprende no solamente la caracterización del diagrama de radiación sino también la detección de fallos y defectos en la antena, siendo de especial interés en el caso de agrupaciones de antenas (o arrays), donde el fallo de un simple elemento degrada las características del diagrama de radiación (por ejemplo, empeorando parámetros como la directividad o relación de lóbulos secundarios). También se aplica para detectar deformaciones en antenas de tipo reflector. La detección de fallos y defectos en la antena bajo medida se realiza mediante la caracterización de la distribución del campo electromagnético radiado a una distancia lo más próxima posible a la superficie de la misma. A partir de la representación de dicho campo es posible identificar deformaciones o elementos con funcionamiento incorrecto.

Los sistemas actualmente utilizados para la medida de antenas, que permiten recuperar información para efectuar su diagnosis, presentan varios inconvenientes tanto si son en rango interior como en rango exterior. En general, son sistemas caracterizados por una elevada complejidad, tanto constructiva como operativa, que restringe su implantación. Por una parte, requieren de una infraestructura especializada, compleja y con instalaciones de gran volumen. Por otra parte, el personal a cargo de las medidas debe ser especializado, con entrenamiento y amplios conocimientos en la materia. Además, también son necesarios elementos electro-mecánicos para el posicionamiento de la antena bajo medida y de la sonda empleada en la medida. Asimismo, la configuración y precisión del sistema de posicionamiento es uno de los condicionantes que definen el tipo de antenas que se pueden medir en un determinando sistema de medida de antenas.

El desarrollo de los sistemas de posicionamiento ha permitido introducir sistemas basados en brazos robóticos para la medida de antenas como por ejemplo el descrito en la patente US 20180368011 (A1) o en el documento Gordon, J. A., Novotny, D. R., Francis, M. H., Wittmann, R. C., Butler, M. L., Curtin, A. E., & Guerrieri, J. R “Millimeter-Wave Near-Field Measurements Using Coordinated Robotics.” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, pp. 5351-5362, 2015, December. En este documento se describe un sistema y método para la medida de antenas empleando un posicionador consistente en un brazo robótico, que permite la medida del campo radiado por la antena bajo medida en diferentes rangos de medida (plano, cilindrico, esférico). El sistema presenta una precisión de posicionamiento inferior a 22 pm. Dado que para la diagnosis de una antena se requiere que la separación entre dos puntos de medida adyacentes sea igual o menor a media longitud de onda a la frecuencia de medida cuando se emplea un detector capaz de medir amplitud y fase, e igual o inferior a un cuarto de longitud de onda a la frecuencia de medida cuando se emplea un detector capaz de medir únicamente amplitud, el sistema descrito permite la medida de antenas hasta la frecuencia de 300 GHz. La principal limitación de los sistemas que emplean este tipo de posicionador es la elevada complejidad y coste de un brazo robótico, que además requiere ser manejado por un operador experto.

En el caso de diagnosis de antenas de grandes dimensiones, se han propuesto diferentes soluciones. En el documento de patente ES 2639687 (B2) se presenta un sistema aerotransportado y un método para la caracterización y medida de antenas o sistemas radiantes, formado por al menos un módulo aéreo, una estación terrena y un sistema de comunicación entre elementos. La invención también se refiere al método de procesado del campo electromagnético radiado para obtener tanto el diagrama de radiación como el campo en la apertura de la antena con fines de detección de fallos. Este sistema está concebido para medidas in-situ, en exteriores, de antenas en condiciones de operación (de forma que no sea necesario interrumpir el servicio de radiocomunicaciones para el diagnóstico de la antena), emplazadas en ubicaciones de difícil acceso que hagan conveniente el empleo de sistemas aerotransportados. Las principales limitaciones de este sistema y métodos son, por una parte, la máxima precisión en el posicionamiento y georeferenciación de las medidas, que se especifica en unos 3 cm, lo que impone un límite superior en frecuencia de las antenas que se pueden diagnosticar (se indica unos 5 GHz). Por otra parte, el empleo de un sistema aerotransportado incrementa la complejidad del sistema y la especialización de los operadores del mismo, comparable a la que presenta un rango de medida de antenas con partes móviles mecánicas.

En el documento de A. Geise, O. Neitz, J. Migl, H.-J. Steiner, T. Fritzel, C. Hunscher, T. F. Eibert, "A Crane Based Portable Antenna Measurement System - System Description and Validation", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, pp. 1-12, 2019, se describe un sistema y método para la medida de antenas donde la sonda empleada para la medida del campo radiado, así como el equipamiento de radiofrecuencia, se encuentra embarcado en una góndola colgada de un puente-grúa que se desplaza por encima de la antena o sistema radiante bajo medida. El sistema propuesto involucra la adquisición del campo radiado en superficies de medida irregulares debido a la naturaleza de los movimientos descritos por la góndola. El sistema presenta diversas limitaciones como la necesidad de una infraestructura de grandes dimensiones que soporte la góndola. Asimismo, el manejo del sistema es complejo, ya que el diseño de la trayectoria y la orientación de la antena sonda requiere tener en cuenta todas las inercias de la góndola, peso, fricciones o aceleraciones entre otros aspectos de la dinámica de la misma, tal y como los propios autores mencionan en el artículo en el que presentan el sistema.

En el documento de patente US 20180351631 (A1) se presenta un dispositivo móvil formado por al menos una pareja de antenas, una con polarización horizontal y otra con polarización vertical. El dispositivo incluye también un sistema detector de posición, un detector de intensidad del campo electromagnético y una unidad de procesado de la información. El dispositivo permite obtener la posición de cada medida, proporcionando mapas de intensidad de las señales radiadas por el dispositivo bajo medida, por ejemplo, un emisor de WiFi. En dicho documento de patente se reivindica la capacidad para obtener parámetros específicos de las señales radiadas, tales como medida de fase y la dispersión de retardo. Sin embargo, el sistema se limita a generar mapas de intensidad de las señales captadas o a medir ciertos de sus parámetros sin llegar a obtener el diagrama de radiación o el diagnóstico del elemento emisor de las mismas.

En el documento de H. He, P. Maheshwari, and D. J. Pommerenke, “The development of an EM-field probing system for manual near-field scanning.", IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 58, 356-363, April 2016, se presenta un sistema y método para la diagnosis de circuitos electrónicos mediante la medida del campo eléctrico y magnético radiado por los componentes electrónicos constituyentes de los mismos. El sistema está formado por un sistema de posicionamiento óptico que permite obtener la posición de la sonda de medida del campo eléctrico y magnético en cada punto de medida. Dicha sonda de medida está conectada a un analizador de espectros que permite adquirir la intensidad del campo eléctrico y magnético, permitiendo su visualización en tiempo real. Sin embargo, las medidas obtenidas con la sonda no son obtenidas con un muestreo adecuado ni procesadas para determinar la fuente de dicha radiación, sino que simplemente se representan creando mapas de intensidad de las emisiones electromagnéticas. Esto impide, por ejemplo, el modelado del campo con elementos sencillos tales como funciones base en términos de las cuales se pueden expresar los campos en la apertura o modos de radiación (p.ej. expansión en ondas esféricas, planas o cilindricas) que permitan obtener representaciones más precisas del funcionamiento del sistema radiante, lo cual impide una mayor precisión en la diagnosis de la antena. Por ejemplo, si la antena está protegida por un radomo, este sistema no permitiría obtener los campos en el interior de dicho radomo.

En el documento de patente US 20180090837 (A1) se presenta un sistema y método para caracterizar el funcionamiento de antenas de tipo active phased array y su comportamiento frente a cambios de temperatura. Para ello se combinan medidas del campo cercano radiado por la antena bajo medida empleando un rango de medida XYZ que emplea un brazo robótico articulado con imágenes térmicas captadas por una cámara térmica. En el documento se reivindica la posibilidad de caracterizar la amplitud y la fase de cada uno de los elementos que conforman la antena de tipo phased array. En este sistema se emplean dominios de adquisición canónicos. Sin embargo, el sistema requiere el uso de una compleja infraestructura caracterizada por el uso de un robot articulado. Así mismo, es un sistema fijo, de gran tamaño y que no está indicado para caracterizar o diagnosticar antenas una vez desplegadas.

En el documento de patente US 9439092 (B1) se presenta un sistema y método para llevar a cabo el diagnóstico de antenas de telefonía móvil. En esta invención se emplean mapas de calor para determinar los elementos o antenas que presentan un funcionamiento anómalo, dado que la imagen térmica de las antenas es proporcional a la potencia de emisión de las mismas. La principal desventaja de esta invención es que sólo es útil en antenas que irradien suficiente calor. Además, no permite la obtención de la amplitud o fase del campo en la apertura, por lo que no permite una diagnosis adecuada de agrupaciones de antenas. Además, tampoco permite la medida del diagrama de radiación, es decir, no permite una evaluación de las consecuencias del funcionamiento anómalo de un elemento radiante, que podría radiar de forma aceptable dentro de las especificaciones necesarias sin que fuera necesaria su reparación o reemplazo.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema para la diagnosis de antenas mediante medidas realizadas moviendo a mano y sin restricciones mecánicas al menos una antena sonda en frente de la antena bajo medida, adquiriendo la señal radiada en un conjunto de puntos arbitrarios. El sistema también incluye unos medios de posicionamiento capaces de determinar la posición de la antena sonda empleada para captar la señal radiada por la antena bajo medida. Los datos adquiridos de la señal radiada, así como la posición donde se han realizado esas adquisiciones, son procesados por unos medios de procesado que calculan información de la distribución de los campos electromagnéticos en la apertura de la antena bajo medida. De este modo es posible evaluar si las amplitudes y fases en la apertura son correctas, así como las características del campo lejano.

La invención también se refiere a un método para la diagnosis de antenas utilizando el sistema anterior que comprende procesar los valores medidos para obtener los datos de campo en la apertura y el diagrama de radiación de la antena bajo medida.

A efectos de esta invención y su descripción, antena bajo medida se refiere a la antena que es analizada y diagnosticada para encontrar posibles anomalías en su funcionamiento.

Un objeto de la presente invención es, por tanto, un sistema para la diagnosis de antenas que comprende:

- Al menos una antena sonda, que puede ser movida a mano de manera arbitraria por la persona que opera el sistema, que capta la señal radiada por la antena bajo medida cuando se desplaza a lo largo de una trayectoria. La antena sonda capta al menos una componente del campo eléctrico en el punto en el que se sitúa.

- Una unidad de radiofrecuencia (RF) que mide una o varias de las propiedades de la señal captada por la antena sonda a io largo de una trayectoria.

A los efectos de esta invención y su descripción, las propiedades de la señal medida o captada se refieren o bien a la intensidad y fase, o bien únicamente a la intensidad en el caso de que solo se mida una propiedad de la señal captada por la antena sonda.

- Unos medios de posicionamiento que proporcionan la posición de la antena sonda a lo largo de la trayectoria.

- Unos medios de procesado con al menos un procesador, una memoria y un programa o programas que están almacenados en la memoria y que comprenden una pluralidad de instrucciones. Los medios de procesado realizan la diagnosis de la antena bajo medida, procesando las propiedades de la señal medidas por la unidad de radiofrecuencia combinadas con la posición de la antena sonda proporcionada por los medios de posicionamiento.

La antena sonda del sistema es desplazable manualmente por un operario siguiendo una trayectoria arbitraria, dentro de un volumen de investigación. El volumen de investigación comprende una superficie de referencia que se sitúa a una distancia comprendida entre 1 cm y 100 cm de la antena bajo medida.

A efectos de esta invención y su descripción, se denomina superficie de referencia a una superficie virtual cerca de la cual se mueve la antena sonda que capta la señal radiada por la antena bajo medida.

Por otro lado, los medios de procesado del sistema comprenden una pluralidad de instrucciones que cuando son ejecutadas por el procesador diagnostican la antena bajo medida. Esta diagnosis se realiza mediante el cálculo de al menos la componente tangencial del campo eléctrico, o del campo magnético o de ambos, en la apertura de antena bajo medida en base a una representación mediante una expansión en funciones base de las corrientes equivalentes en la apertura o modos de campo eléctrico obtenidos a partir de las propiedades de la señal captada por la antena sonda asociadas a la posición proporcionada por los medios de posicionamiento.

En una realización preferida del sistema, este comprende dos antenas sonda con polarizaciones ortogonales permitiendo medir la señal radiada por la antena bajo medida para dos polarizaciones independientes. Un ejemplo de sistema con capacidad para medir dos polarizaciones independientes sería uno comprendiendo dos antenas con polarizaciones lineales ortogonales y una unidad de RF compuesta por dos detectores de potencia, cada uno de ellos conectado a una antena diferente.

En otra realización preferida, la unidad de radiofrecuencia mide tanto la fase como la intensidad de la señal captada por la antena sonda. En una realización más preferida, la unidad de radiofrecuencia comprende un analizador vectorial de redes portátil.

Un ejemplo de unidad de RF capaz de proporcionar la intensidad y fase sería un analizador vectorial de redes de al menos dos puertos, con una interfaz inalámbrica o cableada que transmite las medidas realizadas, junto con una antena que funciona a modo de sonda de campo electromagnético. En este ejemplo de realización, uno de los puertos del analizador vectorial de redes se conectaría a la sonda, la cual se podría mover a mano, y el otro se conectaría a la antena bajo medida.

En otra realización preferida del sistema, la unidad de RF proporciona la intensidad de la señal captada por la antena sonda. En una realización más preferida, la unidad de radiofrecuencia comprende un detector de potencia. En otra realización preferida, la unidad de radiofrecuencia comprende un analizador de espectros.

Un ejemplo de unidad de RF que proporciona intensidad sería un detector de potencia conectado a una antena por un puerto de RF y cuya salida de vídeo se conecta a un conversor analógico-digítal que envía sus datos al sistema de procesado a través de una interfaz inalámbrica o cableada como un puerto serie o USB. En este ejemplo, la unidad de RF estaría compuesta por el detector de potencia y el conversor analógico-digital junto con la interfaz de conexión. Otro ejemplo de unidad de RF que proporciona la intensidad de la señal radiada es un analizador de espectros con un interfaz, como por ejemplo un puerto GPIB, que transmita los datos obtenidos y que se conecta a la antena o antenas sonda mediante cables de radiofrecuencia flexibles.

En otra realización preferida del sistema, la unidad de RF es capaz de extraer la información de la señal radiada adquirida permitiendo detectar parámetros de la misma. Un ejemplo de extracción de información de la señal radiada sería un sistema para diagnosis de antenas 5G capaz de la detección e interpretación de los bloques Synchronization Signal Block (SSB) y de medida de la intensidad correspondiente a cada SSB, permitiendo asignar una intensidad a cada haz radiado por la antena bajo medida.

En otra realización preferida, los medios de posicionamiento son un sistema de seguimiento óptico de la antena sonda a lo largo de la trayectoria.

En una realización más preferida, el sistema de seguimiento óptico comprende al menos una cámara infrarroja, o al menos una cámara de espectro visible, o al menos una cámara de profundidad, o una combinación de las anteriores. Aún más preferidamente, el sistema de seguimiento óptico captura el movimiento de la antena o antenas sonda mediante unos marcadores unidos a la antena o antenas sonda, mientras las cámaras están colocadas en posiciones fijas.

En otra realización más preferida, el sistema de seguimiento óptico comprende una cámara integrada en la antena sonda que capta imágenes sucesivas a lo largo de la trayectoria. En un ejemplo, las imágenes captadas pueden ser procesadas mediante fotogrametría. En otro ejemplo, la cámara integrada puede ser una cámara de profundidad, que mide nubes de puntos de manera continua de modo que la posición de la antena sonda se puede obtener comparando las diferencias entre las nubes de puntos.

En otra realización preferida, los medios de posicionamiento comprenden un sistema de posicionamiento ultrawideband (UWB) que estima la posición de la antena sonda a lo largo de la trayectoria.

En otra realización preferida, los medios de posicionamiento comprenden un sensor inercial dispuesto en la antena sonda que proporciona los datos relativos de su posición a lo largo de la trayectoria. Así, por ejemplo, un sensor inercial puede materializarse mediante una unidad de medida inercial (¡nertial measurement unit o IMU) equipada con acelerómetros y giroscopios.

En una realización más preferida, los medios de posicionamiento proporcionan la posición de la antena sonda a partir de los datos del sensor inercial combinados con las imágenes captadas por la cámara integrada. Por ejemplo, los medios de posicionamiento pueden integrar una cámara de profundidad y una IMU. En este ejemplo, la posición se proporcionaría aplicando el algoritmo iterativo del punto más cercano (iterative closest point, o ICP) usando como entrada las nubes de puntos medidas por la cámara de profundidad y la inclinación detectada por la IMU.

En otra realización preferida, la antena sonda y la unidad de RF están integrados en un único dispositivo. En una realización más preferida, los medios de posicionamiento están integrados en un mismo dispositivo junto a la antena sonda y la unidad de radiofrecuencia.

En una realización aún más preferida, ese dispositivo es un teléfono móvil. Así, por ejemplo, las antenas sonda del sistema son las de un teléfono móvil; la unidad de RF es el sistema de comunicaciones de dicho teléfono móvil, el cual mide las propiedades de la señal radiada por la antena bajo medida; los medios de procesado son la unidad de procesamiento del teléfono móvil; y los medios de posicionamiento lo constituyen los sensores del teléfono móvil y su unidad de procesado.

En otra realización preferida, los medios de procesado comprenden una pluralidad de instrucciones que cuando son ejecutadas por el procesador hacen que los medios de procesado estén configurados para ejecutar el método para el diagnóstico de antenas de la invención.

En otra realización preferida de cualquiera de las anteriores, el subsistema de procesado de datos también calcula el diagrama de radiación en campo lejano de la antena bajo medida.

Otro objeto de la presente invención es un método para el diagnóstico de antenas mediante el sistema anterior a partir de datos de la señal radiada por las mismas. El método comprende las siguientes etapas:

a) Definir al menos una superficie de referencia en base a las propiedades de la señal radiada por una antena bajo medida que la unidad de radiofrecuencia es capaz de medir. La superficie de referencia se sitúa a una distancia comprendida entre 1 cm y 100 cm de la antena bajo medida.

b) Desplazar una antena sonda de forma manual describiendo una trayectoria arbitraria dentro de un volumen de investigación. El volumen de investigación comprende la superficie de referencia. A medida que se deslaza la antena sonda, se va captando la señal radiada por la antena bajo medida y se miden sus propiedades mediante una unidad de radiofrecuencia. También se determina la posición de la antena sonda a lo largo de la trayectoria.

c) Homogenizar el muestreo espacial de medidas de la señal radiada por la antena bajo medida.

A los efectos de esta invención y su descripción, homogenizar el muestreo espacial se refiere al establecimiento de un método que regula la adquisición de datos en posiciones arbitrarias de forma que se obtiene un conjunto de datos con una distribución más equilibrada, seleccionando un número de datos máximo por unidad de volumen que esté dentro de un rango preestablecido.

d) Procesar la información adquirida para obtener una representación del campo electromagnético generado por la antena bajo medida como expansión en funciones base.

e) Diagnosticar la antena bajo medida mediante el cálculo de al menos la componente tangencial del campo eléctrico, o del campo magnético o de ambos, en la apertura de antena bajo medida. De esta forma es posible identificar elementos radiantes defectuosos.

En una realización preferida del método, las propiedades medidas en la etapa b) son tanto la fase como la intensidad de la señal captada por la antena sonda y se define una única superficie de referencia.

En una realización más preferida, los coeficientes de la expansión en funciones base del campo electromagnético de la etapa d) cuando se miden tanto la fase como la intensidad se obtienen encontrando los coeficientes que minimizan la función de coste

CF(x) = \\Ax - b\\2

siendo CF la función de coste, b un vector columna con las medidas del campo, x un vector con los coeficientes de los elementos fundamentales y A una matriz conteniendo la relación lineal entre las funciones base y las medidas del campo. Un ejemplo sería el uso del método de reconstrucción de fuentes (Sources Reconstruction Method, o SRM), que permite la representación del campo electromagnético radiado mediante corrientes equivalentes.

En otra realización preferida del método, la propiedad medida en la etapa b) es la intensidad de la señal captada por la antena sonda. En una realización más preferida, en la etapa a) se definen dos superficies de referencia. En una realización aún más preferida, la representación del campo electromagnético generado a partir de la expansión en funciones base de la etapa d) comprende las siguientes subetapas:

d.i) Asignar una fase inicial arbitraria <pa a los datos medidos en la primera superficie de referencia.

d.ii) Calcular los pesos de las funciones base como los coeficientes que minimizan la función de coste

CFi(x) = IMiX-faiHz

siendo CF1 la función de coste, ó? un vector columna con las medidas del campo en la primera superficie con la intensidad medida y con fase <plt x un vector con los pesos de las funciones base y A 1 una matriz conteniendo la relación lineal entre las funciones base y las medidas del campo en la primera de las superficies.

d.iii) Calcular el campo en la segunda superficie de referencia a partir de la expansión en funciones base calculada en el paso d.ii) obteniendo un vector de fases <p2 correspondiente al campo en las posiciones medidas de la segunda superficie de referencia.

d.iv) Calcular los coeficientes de las funciones base, que serán los que minimizan la función de coste

CF2(x) = \\A2x - b 2\\2

siendo CF2 la función de coste, b2 un vector columna con las medidas del campo en la segunda superficie con la amplitud medida y con la fase calculada en el paso d.iii), cp2, x un vector con los pesos de las funciones base y A2 una matriz conteniendo la relación lineal entre las funciones base y las medidas del campo en la primera de las superficies.

d.v) Calcular el campo en la primera superficie de referencia a partir de la expansión en funciones base calculada en el paso d.iv) obteniendo un vector de fases <p1( correspondiente al campo en las posiciones medidas de la primera superficie de referencia.

d.vi) Repetir los pasos desde d.ii) hasta d.v) si no se alcanza al menos un criterio de convergencia. En caso contrario este algoritmo se para.

Un ejemplo de criterio de convergencia para la etapa d.vi) es que el número de iteraciones supere un valor establecido. Otro ejemplo de criterio de convergencia es que el error esté por debajo de un umbral dado por:

eO) = (1 - cO M i* - M 2 aWA2* ~ b2\\2

siendo a un parámetro que balancea el peso entre el error en la superficie uno y la superficie dos. Un ejemplo sería el uso del método de reconstrucción de fuentes sin emplear información de fase (phaseless Sources Reconstruction Method, pSRM) que permite la representación de la intensidad de campo electromagnético radiado mediante corrientes equivalentes, expresadas mediante una expansión en funciones base.

En otra realización preferida del método, la homogeneización de la etapa c) comprende discretizar el volumen de investigación a partir de la proyección ortogonal a una distancia h de unas celdas comprendidas en la superficie o superficies de referencia. De esta manera se configura una pluralidad de volúmenes discretos no solapados, donde el número de capturas de la señal radiada no supera cierto umbral. Cuando el número de medidas supera el umbral, se descartan. Por ejemplo, se podrían retener sólo dos medidas de la señal radiada por la antena bajo medida por cada volumen discreto, de manera que no haya celdas con un número de medidas significativamente mayor que otras celdas.

En una realización más preferida, la superficie de referencia es plana y los volúmenes discretos son prismas rectos o cuboides.

En otra realización específica del método, tras la etapa e), el método además comprende la etapa

f) Calcular el diagrama de radiación de la antena bajo medida a partir de la expansión en funciones base obtenida en la etapa d).

Tras la etapa e) se añade esta nueva etapa en la que se calcula el campo lejano a partir de la expansión en funciones base empleando técnicas de transformación campo cercano a campo lejano.

En otra realización preferida del método, las funciones base de la expansión del campo electromagnético modelan las corrientes eléctricas y magnéticas expresadas como combinaciones lineales de dichas funciones base.

En otra realización preferida del método, ias funciones base de la expansión del campo electromagnético son modos de campo electromagnético. Un ejemplo de serían las expansiones en ondas planas, cilindricas o esféricas.

En una realización específica de la anterior realización, los modos son ondas planas.

En otra realización específica del método, las etapas c), d) y e) se repiten para cada uno de los haces radiados por la antena bajo medida. Por ejemplo, una antena bajo medida con varios haces sería una antena de una estación base de un sistema 5G que emite varios haces. Estos haces pueden ser identificados y diferenciados, y su intensidad se mide de forma que se obtiene una expansión en funciones base diferente para cada haz.

En otra realización preferida del método de cualquier de las anteriores la etapa e) de cálculo de campo en la apertura se implementa calculando el campo radiado a partir de la expansión en funciones base. Un ejemplo de cálculo del campo en la apertura en el caso de que las funciones base sean ondas planas sería una propagación hacia atrás usando propagaciones de plano a plano. Otro ejemplo de cálculo del campo en la apertura en el caso de que las funciones base sean corrientes equivalentes en la apertura sería utilizar las propias corrientes equivalentes en la apertura pues estas ya representan el campo tangencial en la apertura.

La invención aporta, frente a otros sistemas que actualmente se conocen, un sistema para la diagnosis de antenas que evita el uso de elementos de posicionamiento mecánicos o de grandes estructuras auxiliares, gracias al uso de una antena sonda que se puede operar manualmente y a unos medios de posicionamiento que siguen el movimiento libre de la antena sonda.

La invención también proporciona un método que permite homogenizar los datos muestreados, consiguiendo así una mayor flexibilidad, portabilídad y rápido despliegue del sistema. Además, el sistema y método evitan la necesidad de un operador experto puesto que permiten que el operador del sistema realice la adquisición de datos sin la necesidad de la definición previa de la trayectoria a seguir y que desplace la antena sonda con una cierta tolerancia.

Asimismo, el sistema proporciona realimentación visual en tiempo real de las muestras obtenidas permitiendo al operador saber en qué zonas debe incrementar el muestreo. Frente a otras invenciones que sí permiten movimientos arbitrarios, la presente invención aporta la capacidad para manejar estos datos arbitrarios y convertirlos en información relativa al campo en la apertura, gracias a un correcto espaciado de los datos permitiendo así conocer la amplitud y fase del campo radiado por los diferentes elementos de la antena, incluso en aquellos casos en los que no hay un acceso físico a la apertura, como por ejemplo cuando la antena está protegida por un radomo.

La presente invención resulta de aplicación en aquellos sectores en los que se requiera la diagnosis de antenas de forma rápida, evitando el uso de sistemas de medida de gran tamaño, como por ejemplo en el sector de las comunicaciones. Además, resulta de especial relevancia en ámbitos en los que se despliegan muchas antenas compuestas por muchos elementos radiantes dado que la probabilidad de que algún elemento de la cadena transmisora como, por ejemplo, desfasadores o atenuadores para modelar el haz, sufra un fallo no es despreciable. Un ejemplo de este último escenario es el despliegue de picoceldas trabajando en banda de milimétricas para comunicaciones 5G.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Fig. 1 muestra una realización del sistema correspondiente al descrito en el ejemplo 1. En la figura se muestra la antena sonda (1), que es desplazada por el operador del sistema con su mano frente a la antena bajo medida (3) describiendo una trayectoria (7) arbitraria, conectada a una unidad de radiofrecuencia (4) materializada en analizador vectorial de redes portátil (13). La antena bajo medida (3) se encuentra conectada al otro puerto de dicho analizador vectorial de redes portátil (13) de forma que es posible obtener tanto la amplitud como la fase de la señal radiada (2) por la antena bajo medida (3) en las distintas posiciones de adquisición a lo largo de la trayectoria (7). Las posiciones de la antena sonda (1) en las que se realizan medidas del campo eléctrico radiado por la antena bajo medida (3) se obtienen mediante unos medios de posicionamiento (5) materializados mediante un sistema de seguimiento óptico (8) formado por cuatro cámaras infrarrojas (9) conectadas a unos medios de procesado (6) representados mediante un ordenador que procesa y controla la adquisición de datos. Las coordenadas x-y-z y la inclinación de la antena sonda (1) del sistema son estimadas por el sistema de seguimiento óptico (8) a partir de los cuatro marcadores (18) fijados a la antena sonda (1).

La Fig. 2 muestra otra realización del sistema correspondiente al descrito en el ejemplo 3. En este caso la unidad de radiofrecuencia (4), la antena sonda (1) y los medios de posicionamiento (5) están integrados en un teléfono móvil smartphone 5G, que se desplaza describiendo una trayectoria (7) arbitraria frente a la antena bajo medida (3). La unidad de radiofrecuencia (4) está formada por el sistema de comunicaciones del smartphone; las antenas sonda (1) del sistema de medida, encargadas de adquirir la intensidad de la señal radiada (2) por la antena bajo medida (3), son las propias del smartphone: y los medios de posicionamiento (5) los constituyen los sensores inerciales (10) y la cámara de profundidad (12) del mismo teléfono. Los datos adquiridos son enviados a través de una conexión WiFi a un ordenador que forma los medios de procesado (6) y que realiza la diagnosis de la antena bajo medida (3).

La Fig. 3 representa dos superficies de referencia (15) definidas para la caracterización de una antena bajo medida (3) empleando solo información de la intensidad de la señal radiada (2) por la misma. Las dos superficies de referencia (15) se definen frente a la antena bajo medida (3). Para la homogeneización del muestreo espacial de los datos medidos, ambas superficies de referencia (15) se segmentan en celdas que se proyectan formando una pluralidad de volúmenes discretos (16) tridimensionales en forma de prismas rectos no solapados, dentro de los cuales se limita el número de adquisiciones de intensidad de campo. En este caso, la proyección de las posiciones de adquisición de intensidad de campo sobre cada superficie de referencia (15) se representa con un círculo negro. Además de la homogeneización espacial, estos volúmenes discretos (16) permiten descartar muestras que estén demasiado alejadas de las superficies de referencia (15) más allá de una cierta tolerancia dada por la altura h de los prismas rectos. La trayectoria (7) arbitraria descrita por la antena sonda (1) se representa mediante una línea sólida terminada en una punta de flecha en cada superficie de referencia (15).

La Fig. 4 muestra el flujograma básico del método para el diagnóstico de antenas con el sistema descrito en esta invención. En primer lugar, se realiza la inicialización del sistema, que comprende la definición de la superficie o superficies de referencia (15), así como su segmentación en volúmenes discretos (16) que permitan la homogenización espacial de la información adquirida. Posteriormente, se desplaza la antena sonda (1) frente a la antena bajo medida (3) de forma manual describiendo una trayectoria (7) arbitraria de acuerdo a las superficies de referencia (15) previamente definidas. Durante dicho desplazamiento se realizan adquisiciones de la señal radiada (2) por la antena bajo medida (3) (bien intensidad y fase o únicamente intensidad, dependiendo de las capacidades de la unidad de radiofrecuencia (4)) y se calcula la posición de la antena sonda (1) en la que se han hecho dichas adquisiciones gracias a la información proporcionada por los medios de posicionamiento (5). Asimismo, durante la adquisición se homogeniza el muestreo espacial del campo de la antena bajo medida (3) descartando aquellas medidas adquiridas en posiciones que estén fuera de los volúmenes discretos (16) previamente definidos o que se hayan adquirido dentro de un volumen discreto (16) en el que se haya alcanzado el número de adquisiciones máximo. Finalmente, se caracteriza ei campo de la antena bajo medida (3) a través de su expansión en funciones base calculada a partir de las medidas disponibles. Dicha caracterización es actualizada, en una realización preferente del método, a medida que se obtienen nuevas medidas. De forma opcional se puede calcular el campo lejano radiado por la antena bajo medida (3) y a partir de la expansión en funciones base se modela su campo.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Para una mejor comprensión de la presente invención, se exponen los siguientes ejemplos de realización preferente, descritos en detalle, que deben entenderse sin carácter limitativo del alcance de la invención.

EJEMPLO 1

Se materializó un sistema constituido por una unidad de RF (4) consistente en un analizador vectorial de redes portátil (13) conectado por un puerto y un cable coaxial a una antena sonda (1) de campo eléctrico consistente en una antena de tipo guía de onda abierta WR28 operando en el rango 26.5 a 40 GHz (banda Ka) que capta la señal radiada (2) por la antena bajo medida (3). El otro puerto del analizador vectorial de redes portátil (13) se utiliza para inyectar señal de RF a la antena bajo medida (3). Esta unidad de radiofrecuencia (4) era capaz de proporcionar la amplitud y fase del campo eléctrico en una polarización mediante la medida del parámetro S21. La conexión de este subsistema se realizaba mediante una interfaz LAN que permitía enviar y recibir comandos SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments).

Los medios de posicionamiento (5) se materializaron en un sistema de seguimiento óptico (8), constituido por 4 cámaras infrarrojas (9) conectadas mediante un switch a un ordenador que realizaba el seguimiento de 4 marcadores (18) unidos a la antena sonda (1) de campo eléctrico. El software de procesado proporcionaba la posición en coordenadas x-y-z así como la inclinación de la antena mediante los ángulos de inclinación (pitch, roll y yaw) a lo largo de la trayectoria (7).

Los medios de procesado (6) se materializaron en el mismo ordenador personal que procesaba los datos de posicionamiento y que se comunicaba con el analizador vectorial de redes portátil (13) mediante comandos SCPI.

EJEMPLO 2

Para llevar a cabo el método para el diagnóstico de antenas se utilizó el sistema descrito en el Ejemplo 1. El método se aplicó mediante la realización de las siguientes etapas:

a) Se definió una única superficie de referencia (15) consistente en un plano de tamaño 15 cm x 15 cm y situado paralelo a 5 cm de la apertura de la antena bajo medida (3), ya que la unidad de radiofrecuencia era capaz de medir la amplitud y la fase de la señal radiada (2) por la antena bajo medida (3).

b) El operador movió de manera continua la antena sonda (1) de campo eléctrico con su mano, describiendo una trayectoria (7) arbitraria tomando como superficie de referencia (15) la superficie del paso a) captando la señal radiada (2) por la antena bajo medida (3), midiendo su amplitud y fase, y determinando la posición de la antena sonda (1).

c) Se homogenizó el muestreo espacial reteniendo las dos primeras medidas de campo electromagnético adquirido dentro de cada volumen discreto (16).

d) Se procesó la información adquirida para obtener una representación del campo electromagnético generado por la antena bajo medida (3) en términos de las corrientes magnéticas, aproximadas por una combinación lineal de funciones base de tipo pulso no solapadas, en una apertura de tamaño 5 cm x 5 cm mediante la siguiente operación:

x = A^b

siendo b un vector columna con las medidas del campo, x un vector con los coeficientes de ias corrientes magnéticas y A1 la pseudoinversa de la matriz A cuyo elemento de la fila m-ésima y columna n-ésima contiene el campo radiado por la función base n-ésima en el m-ésimo punto donde se ha medido el campo.

se diagnosticó la antena bajo medida (3) mediante el cálculo del campo magnético en la apertura de manera directa a partir de las corrientes magnéticas pues ya son proporcionales al campo magnético tangencial.

Las etapas desde la b) hasta la e) se repitieron de manera continua permitiendo la visualización de las corrientes en la apertura a medida que el operador movía la antena sonda (1).

La superficie de referencia (15) se dividió en volúmenes discretos (16) formados por prismas rectos no solapados de tamaño 3.5 mm x 3.5 mm x 3.5 mm, con dos de sus caras paralelas a la superficie de referencia (15).

EJEMPLO 3

Este ejemplo está orientado a la diagnosis de antenas activas 5G en la banda de 28GHz. En este ejemplo, la unidad de radiofrecuencia (4) del sistema se materializó en el sistema de comunicaciones de un teléfono inteligente 5G con capacidad para detectar la intensidad de los distintos haces 5G emitidos por la antena bajo medida (3) identificados por los bloques SSB. Las antenas sonda (1) que adquirían la señal radiada (2) eran las propias del teléfono móvil. Los datos medidos se envían a través de una conexión WiFi y junto a una marca de tiempo a un ordenador personal.

Los medios de posicionamiento (5) se materializaron en una cámara de profundidad (12) y una IMU (10), ambos pertenecientes al teléfono inteligente. Los datos de inclinación se obtenían directamente de la IMU (10). La posición se obtenía calculando el desplazamiento x-y-z relativo entre nubes de puntos adquiridas por la cámara de profundidad (12), corregidas por la inclinación del teléfono procedente de la IMU (10) y procesadas por el algoritmo Iterative Closest Point (ICP). Estos datos eran procesados en el sistema de CPU/GPU del teléfono inteligente y eran enviados a un ordenador persona! a través de una conexión WiFi junto con una marca de tiempo.

Los medios de procesado (6) se materializaron en un ordenador personal que recibía los datos de la intensidad de cada haz emitido por antena bajo medida (3) y de las posiciones de la antena sonda (1) proporcionadas por los medios de posicionamiento (5).

EJEMPLO 4

Para llevar a cabo el método para el diagnóstico de antenas se utilizó el sistema descrito en el Ejemplo 3. El método se aplicó mediante las siguientes etapas:

a) Se definieron dos superficies de referencia (15) consistentes en dos planos de tamaño 30 cm x 30 cm, situados a 5 cm y 15 cm, respectivamente, de la apertura de la antena bajo medida (3), ya que la unidad de radiofrecuencia solo era capaz de medir la intensidad de la señal radiada (2) por la antena bajo medida (3),

b) El operador movió de manera continua la antena sonda (1) de campo eléctrico con su mano describiendo una trayectoria (7) arbitraria tomando como superficies de referencia (15) las superficies del paso a).

d) Se calculó una expansión en funciones base consistentes en ondas planas siguiendo los pasos del d.i) al d.vi) descritos en las realizaciones del método para cada haz medido.

e) Se calculó el campo tangencial en la apertura a partir de la expansión en ondas planas.

f) Se calculó el diagrama de radiación de la antena bajo medida (3) para cada haz medido a partir del espectro visible de ondas planas, con la siguiente expresión:

donde r, Q y (p son las coordenadas esféricas, k el número de onda y f ( k x,ky) el espectro de ondas planas.

Las etapas desde la b) hasta la f) se repitieron de manera continua permitiendo la visualización de las corrientes en la apertura y el campo lejano a medida que el operador movía la antena sonda (1).

Las superficies de referencia (15) se dividieron en volúmenes discretos (16) formadas por prismas rectos no solapados de tamaño 5 mm x 5 mm x 5 mm, con dos de sus caras paralelas a las superficies de referencia (15).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema para ei diagnóstico de antenas de antenas, que comprende:

- al menos una antena sonda (1) que capta la señal radiada (2) por la antena bajo medida (3) cuando se desplaza a lo largo de una trayectoria (7);

- una unidad de radiofrecuencia (4) que mide una o varias de las propiedades de la señal captada por la antena sonda (1) a lo largo de una trayectoria (7);

- unos medios de posicionamiento (5) que proporcionan la posición de la antena sonda (1) a lo largo de la trayectoria (7);

- unos medios de procesado (6) con al menos un procesador, una memoria y un programa o programas que están almacenados en la memoria y que comprenden una pluralidad de instrucciones, que realizan la diagnosis de la antena bajo medida (3) procesando las propiedades de la señal medidas por la unidad de radiofrecuencia (4) combinadas con la posición proporcionada por los medios de posicionamiento (5);

caracterizado por que la antena sonda (1) es desplazable manualmente por un operario siguiendo una trayectoria (7) arbitraria dentro de un volumen de investigación, que comprende una superficie de referencia (15) que se sitúa a una distancia comprendida entre 1 cm y 100 cm de la antena bajo medida (3), y por que los medios de procesado (6) comprenden una pluralidad de instrucciones que cuando son ejecutadas por el procesador diagnostican la antena bajo medida (3) mediante ei cálculo de al menos la componente tangencial del campo eléctrico, o del campo magnético o de ambos, en la apertura de antena bajo medida (3) en base a una representación mediante una expansión en funciones base de las corrientes equivalentes en la apertura o modos de campo eléctrico obtenidos a partir de las propiedades de la señal captada por la antena sonda (1) asociadas a la posición proporcionada por los medios de posicionamiento (5).

2. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende dos antenas sonda (2) con polarizaciones ortogonales y una unidad de radiofrecuencia (4) que mide una o varias de las propiedades de la señal captada por cada antena sonda.

3. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que la unidad de radiofrecuencia (4) mide tanto la fase como la intensidad de la señal captada por la antena sonda (1).

4. Sistema según la reivindicación 3 caracterizado por que la unidad de radiofrecuencia (4) comprende un analizador vectorial de redes portátil (13).

5. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que la unidad de radiofrecuencia (4) mide la intensidad de la señal captada por la antena sonda (1).

6. Sistema según la reivindicación 5 caracterizado por que la unidad de radiofrecuencia (4) comprende un detector de potencia (14).

7. Sistema según la reivindicación 5 caracterizado por que la unidad de radiofrecuencia (4) comprende un analizador de espectros.

8. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que los medios de posicionamiento (5) son un sistema de seguimiento óptico (8) de la antena sonda (1) a lo largo de la trayectoria (7).

9. Sistema según la reivindicación 8 caracterizado por que el sistema de seguimiento óptico (8) comprende al menos una cámara infrarroja (9) o al menos una cámara de espectro visible o al menos una cámara de profundidad (12), o una combinación de las anteriores.

10. Sistema según la reivindicación 8 caracterizado por que los medios de posicionamiento (5) comprenden una cámara integrada (11) en la antena sonda (1) que capta imágenes sucesivas a lo largo de la trayectoria (7).

11. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que los medios de posicionamiento (5) comprenden un sistema de posicionamiento ultrawideband (UWB) de la antena sonda (1) a lo largo de la trayectoria (7).

12. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que los medios de posicionamiento (5) comprenden un sensor inercial (10) dispuesto en la antena sonda (1) que proporciona los datos relativos de su posición a lo largo de la trayectoria (7).

13. Sistema según las reivindicaciones 10 y 12 caracterizado por que los medios de posicionamiento (5) proporcionan la posición de la antena sonda (1) a partir de los datos del sensor inercial (10) combinados con las imágenes captadas por la cámara integrada

⁽11^).

14. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por que la antena sonda (1) se encuentra integrada en la unidad de radiofrecuencia (4).

15. Sistema según la reivindicación 14 caracterizado por que los medios de posicionamiento (5) y los medios de procesado (6) están integrados en un mismo dispositivo junto a la antena sonda (1) y la unidad de radiofrecuencia (4).

16. Sistema según la reivindicación 15 caracterizado por que el dispositivo es un teléfono móvil (19).

17. Sistema según las reivindicación 1 caracterizado por que los medios de procesado (6) comprenden una pluralidad de instrucciones que cuando son ejecutadas por el procesador hacen que los medios de procesado (6) estén configurados para ejecutar el método según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 28.

18. Método para el diagnóstico de antenas mediante el sistema de la reivindicación 1 que comprende las siguientes etapas:

a) definir al menos una superficie de referencia (15) en base a las propiedades de la señal radiada (2) por una antena bajo medida (3), donde la superficie de referencia (15) se sitúa a una distancia comprendida entre 1 cm y 100 cm de la antena bajo medida (3);

b) desplazar una antena sonda (1) de forma manual describiendo una trayectoria (7) arbitraria dentro de un volumen de investigación que comprende la superficie de referencia (15), captando la señal radiada (2) por la antena bajo medida (3) y midiendo sus propiedades mediante una unidad de radiofrecuencia (4), y determinando la posición de la antena sonda (1) a lo largo de la trayectoria (7);

c) homogenizar el muestreo espacial de medidas de la señal radiada (2) por la antena bajo medida (3);

d) procesar la información adquirida para obtener una representación del campo electromagnético generado por la antena bajo medida (3) como expansión en funciones base;

e) diagnosticar la antena bajo medida (3) mediante el cálculo de al menos la componente tangencial del campo eléctrico, o del campo magnético o de ambos en la apertura de antena bajo medida (3).

19. Método según la reivindicación 18 caracterizado por que las propiedades medidas en la etapa b) son tanto la fase como la intensidad de la señal captada por la antena sonda (1)-

20. Método según la reivindicación 19 caracterizado por que los coeficientes de la expansión en funciones base del campo electromagnético de la etapa d) se obtienen encontrando los coeficientes que minimizan la función de coste

CF(x) = \\Ax - b\\2

siendo CF la función de coste, b un vector columna con las medidas del campo, x un vector con los coeficientes de los elementos fundamentales y A una matriz conteniendo la relación lineal entre los elementos fundamentales y las medidas del campo.

21. Método según la reivindicación 18 caracterizado por que la propiedad medida en la etapa b) es la intensidad de la señal captada por la antena sonda (1).

22. Método según la reivindicación 21 caracterizado por que en la etapa a) se definen dos superficies de referencia (15).

23. Método según la reivindicación 22 caracterizado por que la representación del campo electromagnético generado a partir de la expansión en funciones base de la etapa d) comprende las siguientes subetapas:

d.i) asignar una fase inicial arbitraria <^ a los datos medidos en la primera superficie de referencia (15);

siendo CF1 la función de coste, b , un vector columna con las medidas del campo en la primera superficie con la intensidad medida y con fase (plt x un vector con los pesos de las funciones base y A-, una matriz conteniendo la relación lineal entre las funciones base y las medidas del campo en la primera de las superficies;

d.iii) calcular el campo en la segunda superficie de referencia (15) a partir de la expansión en funciones base calculada en el paso d.ii) obteniendo un vector de fases <p2 correspondiente al campo en las posiciones medidas de la segunda superficie de referencia (15);

CF2M = \\A2x - b 2\\2

siendo CF2 la función de coste, b2 un vector columna con las medidas del campo en la segunda superficie con la amplitud medida y con la fase calculada en el paso d.iii), cp2, x un vector con los pesos de las funciones base y A2 una matriz conteniendo la relación lineal entre las funciones base y las medidas del campo en la primera de las superficies;

d.v) calcular el campo en la primera superficie de referencia (15) a partir de la expansión en funciones base calculada en el paso d.iv) obteniendo un vector de fases cplt correspondiente al campo en las posiciones medidas de la primera superficie de referencia (15);

d.vi) repetir los pasos desde d.ii) hasta d.v) si no se alcanza al menos un criterio de convergencia.

24. Método según la reivindicación 19 caracterizado por que la homogeneización de la etapa c) comprende discretizar el volumen de investigación a partir de la proyección ortogonal a una distancia h de unas celdas comprendidas en la superficie de referencia (15), configurando así una pluralidad de volúmenes discretos (16) no solapados, donde el número de capturas de la señal radiada (2) no supera cierto umbral.

25. Método según la reivindicación 24 caracterizado por que la superficie de referencia (15) es plana y los volúmenes discretos (16) son prismas rectos.

26. Método según la reivindicación 18 caracterizado por que tras la etapa e) además comprende la etapa

f) calcular el diagrama de radiación de la antena bajo medida (3) a partir de la expansión en funciones base obtenida en la etapa d).

27. Método según la reivindicación 18 donde las funciones base de la etapa d) modelan las corrientes equivalentes en la apertura de la antena bajo medida (3).

28. Método según la reivindicación 18 caracterizado por que las etapas c), d) y e) se repiten para cada uno de los haces radiados por la antena bajo medida (3).