Neste trabalho, é apresentada uma análise da operação analógica de transistores de múltiplas portas, avaliando a tensão Early, o ganho de tensão em malha aberta, a razão da transcondutância pela corrente de dreno (gm/IDS), a condutância de dreno e, em especial, a distorção harmônica, exibida por estes dispositivos. Ao longo deste trabalho, foram estudados FinFETs, dispositivos de porta circundante (Gate-All-Around GAA) com estrutura de canal gradual (Graded-Channel GC) e transistores MOS sem junções (Junctionless - JL). Inicialmente, foi efetuada a análise da distorção harmônica apresentada por FinFETs com e sem a presença de tensão mecânica biaxial, com diversas larguras de fin (Wfin) e comprimentos de canal (L), quando estes operavam em saturação, como amplificadores de um único transistor. Nesta análise, as não-linearidades foram avaliadas através da extração das distorções harmônicas de segunda e terceira ordens (HD2 e HD3, respectivamente), mostrando que a presença de tensão mecânica tem pouca influência em HD2, mas altera levemente a HD3. Quando os ganhos de tensão em malha aberta dos dispositivos são levados em conta, transistores sem tensão, também chamados de convencionais, mais estreitos apresentam grande vantagem em termos de HD2 em relação aos tensionados. Ainda nesta análise, percebeu-se que HD2 e HD3 de transistores tensionados pioram com a redução da temperatura, especialmente em inversão mais forte. Na seqüência, foi efetuada uma análise de HD3 em FinFETs com e sem tensão mecânica de vários comprimentos e larguras de canal, operando em região triodo e aplicados a estruturas balanceadas 2-MOS, mostrando que presença de tensão mecânica traz pouca influência em HD3, mas reduz a resistência do canal dos dispositivos (RON), o que não é bom em estruturas resistivas, como as avaliadas. Nesta análise, ainda, pode-se perceber uma melhora em HD3 superior a 30 dB ao se incrementar VGT de zero a 1,0 V, em cuja tensão dispositivos mais estreitos apresentam curvas mais lineares que os mais largos. Então, foi estudada a distorção apresentada por transistores GAA e GC GAA operando em regime triodo, aplicados a estruturas 2-MOS, onde se pôde perceber que GC GAAs com maiores comprimentos da região fracamente dopada apresentam vantagem em HD3 em relação aos demais, para valores de VGT superiores a 2 V. Na avaliação destas estruturas em função da temperatura, percebeu-se que, para VGT superiores a 1,1 V, HD3 depende fortemente da temperatura e piora conforme a temperatura diminui. O estudo envolvendo transistores sem junções foi mais focado em seus parâmetros analógicos, comparando-os aos apresentados por dispositivos de porta tripla ou FinFETs. Em inversões moderada e forte, transistores sem junção apresentaram menores valores para gm/IDS em relação a dispositivos de FinFETs polarizados em um mesmo nível de corrente, entretanto, a dependência de gm/IDS com a temperatura em transistores sem junção também foi menor que a apresentada por FinFETs. JL e FinFETs apresentaram comportamentos distintos para a tensão Early e o ganho de tensão em malha aberta em função da temperatura. Estes parâmetros sempre melhoram com o aumento da temperatura em dispositivos JL, enquanto que exibem seu máximo valor em temperatura ambiente em FinFETs. Nas proximidades da tensão de limiar, transistores sem junção com largura de fin de 30 nm exibiram tensão Early e ganho superiores a 80 V a 57 dB, respectivamente, enquanto que FinFETs mostraram Tensão Early de 35 V e ganho de 50 dB. Em todos os estudos efetuados ao longo do trabalho, procurou-se apontar as causas das não-linearidades apresentadas pelos dispositivos, a partir de modelos analíticos que pudessem relacionar a física de funcionamento dos transistores com os resultados experimentalmente obtidos. / In this work it is presented an analysis of the analog operation of multiple gate transistors, evaluating the Early Voltage, the open-loop voltage gain, the transconductance over the drain current ratio (gm/IDS), the drain conductance and, especially, the harmonic distortion exhibited by these devices. Along the work, FinFETs, Gate-All-Around (GAA) devices with the Graded-Channel (GC) structure and MOS transistors without junctions (Junctionless - JL) were studied. Initially, an analysis of the harmonic distortion presented by conventional and biaxially strained FinFETs with several fin widths (Wfin) and channel lengths (L) was performed, when these devices were operating in saturation as single transistor amplifiers. In this analysis, the non-linearities were evaluated through the extraction of the second and the third order harmonic distortions (HD2 and HD3, respectively), and it was shown that the presence of strain has negligible influence in HD2, but slightly changes HD3. When the open loop voltage gain of the devices is taken into consideration, narrower conventional transistors present a huge advantage with respect to the strained ones in terms of HD2. Also, it was perceived that both HD2 and HD3 of strained FinFETs worsen with the temperature decrease, especially in stronger inversion. In the sequence, an analysis of the HD3 presented by conventional and strained FinFETs of several fin widths and channel lengths operating in the triode regime was performed. These devices were applied to 2-MOS balanced structures, showing that the presence of the strain does not influence significantly the HD3, but reduces the resistance in the channel of the transistors (RON), which is not good for resistive structures as the ones evaluated. In this analysis, it can also be observed an HD3 improvement of 30 dB when VGT is increased from zero up to 1,0 V, where narrower devices present transfer characteristics more linear than the wider ones. Then, it was studied the distortion presented by GAA and GC GAA devices operating in the triode regime, applied to 2-MOS structures. In this case, it could be perceived that GC GAAs with longer lightly doped regions present better HD3 in comparison to the other devices for VGT higher than 2.0 V. In the evaluation of these structures as a function of the temperature, it could be seen that for VGT higher than 1.1 V, HD3 strongly depends on the temperature and worsens as the temperature decreases. The study involving JL transistors was focused on their analog parameters, comparing them to the ones presented by triple gate devices or FinFETs. In moderate and strong inversions, Junctionless showed lower values for gm/IDS with respect to triple gate devices biased at a similar current level. However, the dependence of gm/IDS from Junctionless with the temperature was also smaller than the one presented by FinFETs. Junctionless and FinFETs exhibited distinct behaviors for the Early voltage and the open-loop voltage gain as a function of the temperature. These parameters always improve with the temperature raise in JL devices whereas they exhibit their maximum values around room temperatures for FinFETs. In the proximity of the threshold voltage, Junctionless with fin width of 30 nm presented Early voltage and intrinsic gain larger than 80 V and 57 dB, respectively, whereas FinFETs exhibited Early voltage of 35 V and gain of 50 dB. For all the studies performed in this work, the probable causes of the non-linearities were pointed out, from analytic models that could correlate the physical work of the devices with the experimental results.

Orientador: Falcondes José Mendes de Seixas / Resumo: Os conversores multipulsos têm sido muito utilizados para a melhoria da qualidade de energia elétrica em sistemas de retificação trifásicos. O principal motivo para tal afirmação é a robustez apresentada por esses conversores, aliada às características intrínsecas da estrutura, que resulta no cancelamento natural de certas componentes de corrente na rede, devido ao defasamento angular provocado pela ação do transformador ou autotransformador utilizado. O que se propõe nesse trabalho é a substituição de cada ponte retificadora a diodos, presente no conversor de 12 pulsos, por uma topologia retificadora trifásica semicontrolada, baseada no conversor boost operando no modo de condução descontínuo (MCD), de modo que, seja possível reduzir de maneira significativa a DHTi (Distorção Harmônica Total de corrente), bem como, incorporar os volumosos transformadores de interfase (IPTs) aos indutores boost de alta frequência, resultando na redução de peso e volume. Foram confeccionadas duas versões do conversor de 12 pulsos com retificadores semicontrolados, uma utilizando transformador isolador e a outra um autotransformador. O que se verificou para ambas as configurações é que a estrutura apresenta um reduzido conteúdo harmônico de corrente se comparado ao conversor tradicional e que, ao se operar no modo de condução descontínuo, faz-se possível o emprego de uma lógica de controle simples, possibilitando assim empregar somente uma malha de tensão, e reduzir significativamente a DHTi do... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Multipulse converters have been widely employed for electrical power quality improvement in three-phase rectifiers systems. The main reason for this statement is the robustness shown by these structures, allied to their natural characteristics, resulting in harmonic canceling at the mains, due to the phase displacement provided by the transformer/autotransformer. In this work, it is proposed the replacement of each rectifier bridge, present in the 12-pulse converter, by a three-phase half-controlled rectifier topology, based on DCM (Discontinuous Conduction Mode) boost converter, thus making it possible to significative reduce the THDi (Total Harmonic Distortion) of the current injected on the mains by the structure. It also incorporates the voluminous IPT's (Interphase Transformer) in the boost high-frequency inductor, resulting in a reduction of weight and size. Two versions of the 12-pulse converter with semicontrolled rectifiers were made, one using an isolating transformer and other using an autotransformer. It was verified that both configurations present a reduced THDi when compared to the traditional converter. So, by electing DCM, it is possible to employ a simpler control logic, employing only one voltage loop and significantly reducing the THDi. / Doutor

Kwok Pui-ho. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2000. / Includes bibliographical references (leaves [79]-85). / Abstracts in English and Chinese. / Chapter CHAPTER 1 --- INTRODUCTION --- p.1 / Chapter CHAPTER 2 --- NONLINEAR BEHAVIOR OF RF POWER AMPLIFIERS --- p.5 / Chapter 2.1 --- Single Tone Excitation --- p.6 / Chapter 2.1.1 --- AM-AM Conversion --- p.7 / Chapter 2.1.2 --- AM-PM Conversion --- p.9 / Chapter 2.2 --- Two-Tone Excitation --- p.11 / Chapter 2.2.1 --- Intermodulation Distortion --- p.12 / Chapter 2.3 --- Digitally Modulated Signal Excitation --- p.13 / Chapter 2.3.1 --- Spectral Regeneration --- p.14 / Chapter 2.3.2 --- Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) --- p.16 / Chapter CHAPTER 3 --- LINEARIZATION TECHNIQUES --- p.18 / Chapter 3.1 --- pre-distortion --- p.20 / Chapter 3.2 --- Feed-forward Techniques --- p.23 / Chapter 3.3 --- Harmonics Control Techniques --- p.24 / Chapter CHAPTER 4 --- SPECTRAL REGROWTH ANALYSIS USING VOLTERRA SERIES METHOD --- p.26 / Chapter 4.1 --- Introduction To Volterra Series Analysis --- p.27 / Chapter 4.1.1 --- Linear and Nonlinear Systems --- p.27 / Chapter 4.1.2 --- Evaluation of Volterra transfer function --- p.29 / Chapter 4.1.3 --- Volterra Series Analysis of Spectral Regrowth --- p.31 / Chapter 4.2 --- Nonlinear Model of GaAs MESFET Device --- p.33 / Chapter 4.3 --- Evaluation Of Nonlinear Responses --- p.35 / Chapter 4.3.1 --- First-Order Response --- p.36 / Chapter 4.3.2 --- Second-Order Response --- p.38 / Chapter 4.3.3 --- Third-Order Response --- p.39 / Chapter CHAPTER 5 --- EFFECT OF HARMONIC TUNING ON SPECTRAL REGROWTH --- p.42 / Chapter 5.1 --- Simulation of Digitally Modulated Signal --- p.43 / Chapter 5.2 --- Effect of Source Second Harmonic Termination --- p.44 / Chapter CHAPTER 6 --- EXPERIMENTAL VERIFICATION --- p.48 / Chapter 6.1 --- Circuit Design and Construction --- p.49 / Chapter 6.2 --- Setup and Measurement --- p.55 / Chapter 6.3 --- Experimental Results --- p.56 / Chapter 6.3.1 --- Small Signal Measurement --- p.56 / Chapter 6.3.2 --- Single Tone Characterization --- p.57 / Chapter 6.3.3 --- Two-Tone Characterization --- p.59 / Chapter 6.3.4 --- ACPR Characterization --- p.60 / Chapter 6.4 --- Comparison of Measurement and Simulation --- p.66 / Chapter CHAPTER 7 --- NONLINEAR TRANSCONDUCTANCE COEFFICIENTS EXTRACTION --- p.68 / Chapter 7.1 --- Large Signal Model --- p.69 / Chapter 7.2 --- Extraction of Nonlinear Transconductance --- p.71 / Chapter 7.2.1 --- Extraction of g1 --- p.71 / Chapter 7.2.2 --- Extraction of g2 and g3 --- p.72 / Chapter CHAPTER 8 --- CONCLUSION --- p.76 / FUTURE WORK RECOMMENDATION --- p.78 / REFERENCE

Électromagnétisme, sécurité et guerre électronique sont étroitement liés depuis des décennies. Leur association rassemble des applications de surveillance radar, de neutralisation de systèmes électroniques ou de détection d’électroniques cachées. Aujourd’hui, la multiplication des EEI (Engins Explosifs Improvisés) aussi bien sur les théâtres d’opération que dans les milieux urbains conduit à la nécessité de leur détection. Les travaux de cette thèse peuvent entrer dans cette thématique et proposent une nouvelle alternative qui permet de mettre en évidence la présence de récepteurs RF cachés. Le radar non-linéaire est particulièrement adapté à la détection de dispositifs contenant des métaux et des semi-conducteurs (électroniques). Une technique populaire consiste à transmettre une seule fréquence f1 et à recevoir la seconde harmonique générée par la cible. Une autre technique, moins courante, consiste à transmettre deux fréquences, f1 et f2, et à recevoir les produits d'intermodulation d’ordre 3 (2f1 - f2 et 2f2 - f1). Un état de l’art approfondi des systèmes radars non-linéaires est effectué dans un premier chapitre avec une comparaison de leurs caractéristiques. Dans un second chapitre, un banc de test en mode conduit est développé permettant la mesure de l’IM3 réfléchi d’une cible RF. Ainsi des analyses et des ordres de grandeurs seront connus aidant au développement du radar. Dans le chapitre 3, Le démonstrateur du radar à IM3 est développé. Un large panel de systèmes RF, commerciaux ou non, susceptibles d’être trouvé dans des milieux opérationnels est mis sous test. Leur détection va permettre de valider la technique de récupération de l’IM3. Un nouveau bilan de liaison réaliste du radar IM3 est mis en place afin d’estimer la portée de détection réelle du radar, pour différentes cibles RF. Dans le dernier chapitre les travaux s’orientent sur l’identification et la classification d’une cible RF. L’étude porte sur la possibilité d’extraire tous paramètres pouvant aider à une classification (évaluation du danger) de récepteurs RF dans un milieu opérationnel. Le travail de recherche présenté dans ce manuscrit contribue à l’amélioration des techniques de détection d’électroniques cachées. Un protocole de détection a été proposé décrivant les faits et gestes du radar IM3. Il inclut un balayage en fréquence puis en puissance. Les premiers tests ont été effectués sur un Talkie-Walkie démontrant la possibilité de détecter sa bande passante via la réémission d’IM3, à plus de 2 m. La répétabilité des tests sur un panel élargi de récepteurs RF valide le protocole de détection et l’intérêt du radar IM3. Une puissance d’émission du radar IM3 de 40 dBm, à une fréquence d’IM3 de 400 MHz, peut potentiellement détecter un récepteur à 80 m. Enfin dans un dernier travail exploratoire nous avons démontré que, par l’observation de la réponse de l’IM3 réfléchi suite à un balayage en puissance, le radar IM3 peut ajouter de nouveaux critères d’identification discriminant les récepteurs détectés entre eux. / Electromagnetism, security and electronic warfare have been closely linked for decades. Their association gathers applications of radar surveillance, neutralization of electronic systems or detection of hidden electronics. Today, the multiplication of IEDs (Improvised Explosive Devices) both in theatres of operation and in urban environments leads to the need for their detection. The works of this thesis can enter into this theme and propose a new alternative that allows to highlight the presence of hidden RF receivers. The nonlinear radar is particularly suitable for detecting devices containing metals and (electronic) semiconductors. A popular technique is to transmit a single frequency f1 and receive the second harmonic generated by the target. Another less common technique consists of transmitting two frequencies, f1 and f2, and receiving intermodulation products of order 3 (2f1 - f2 and 2f2 - f1). An in-depth state of the art of nonlinear radar systems is made in a first chapter with a comparison of their characteristics. In a second chapter, an inductive test bench is developed to measure the reflected IM3 of an RF target. Thus analyses and orders of magnitude will be known helping the development of radar. In chapter 3, the IM3 radar demonstrator is developed. A wide range of RF systems, commercial and non-commercial, that may be found in operational environments are being tested. Their detection will validate the IM3 recovery technique. A new realistic IM3 radar link budget is implemented to estimate the actual radar detection range for different RF targets. In the last chapter the work focuses on the identification and classification of an RF target. The study focuses on the possibility of extracting all parameters to assist in a classification (hazard assessment) of RF receptors in an operational environment. The research work presented in this manuscript contributes to the improvement of hidden electronic detection techniques. A detection protocol was proposed describing the actions of the IM3 radar. It includes a frequency scan and then a power scan. The first tests were carried out on a walkie-talkie demonstrating the possibility of detecting its bandwidth via IM3 retransmission, at more than 2 m. The repeatability of the tests on an extended panel of RF receivers validates the detection protocol and the interest of the IM3 radar. An IM3 radar transmission power of 40 dBm, at an IM3 frequency of 400 MHz, can potentially detect a receiver at 80 m. Finally in a final exploratory work, we demonstrated that by observing the IM3 response reflected following a power scan the IM3 radar can add new identification criteria that discriminate the hidden receivers detected between them.

Made available in DSpace on 2016-04-27T18:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VanessaSinelliPinto.pdf: 2216187 bytes, checksum: a967a05c6a769a97c9e8960060d16e6c (MD5) Previous issue date: 2005-08-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Introduction The distortion product otoacoustic emission has been used because its specific features evaluate high frequencies and can identify hearing losses in initials stages. It is an important tool to neonatal hearing screening and test battery that includes audiologic assessment in infants. Therefore, there is a necessity to set up parameters to analyse DPOAE records in infants in order to be used as clinic criterion in audiologic assessment. Objective To describe the findings of DPOAE records in infants from birth to two months old, through analysis of response level, the noise level and the signal to noise ratio in all frequencies; the analysis of response level according to variables: age in days, gender, timpanometry pression peak, infant state during test and distribution of percentile from the response level. Methodology 138 infants were evaluated, being all full term, without risk indicators to hearing loss and who passed in hearing screening. The parameters used in this record were: L1= 65 dBSPL and L2= 50 dBSPL in equipment ILO292 Otodynamic. Results 70 male infants and 68 female infants were evaluated, with ages between 6 to 65 days. The medians from DPOAE level were: 6,7 dBSPL to f2 1001 Hz; 11,5 dBSPL to f2 1257 Hz; 14,2 dBSPL to f2 1587 Hz; 14,2 dBSPL to f2 2002 Hz; 13,7 dBSPL to f2 2515 Hz; 13,7 dBSPL to f2 3174 Hz; 15,5 dBSPL to f2 4004 Hz; 16,3 dBSPL to f2 5042 Hz e 6,0 dBSPL to f2 6348 Hz. The medians from the noise level were: 4,9 dBSPL to f2 1001 Hz; 5,9 dBSPL to f2 1257 Hz; 6,0 dBSPL to f2 1587 Hz; -2,1 dBSPL to f2 2002 Hz; -12,5 dBSPL to f2 2515 Hz; -5,6 dBSPL to f2 3174 Hz; -8,9 dBSPL to f2 4004 Hz; -9,5 dBSPL to f2 5042 Hz e -4,4 dBSPL to f2 6348 Hz. The medians from the signal to noise ratio were: 1,5 dBSPL to f2 1001 Hz; 5,4 dBSPL to f2 1257 Hz; 7,7 dBSPL to f2 1587 Hz; 16,4 dBSPL to f2 2002 Hz; 18,9 dBSPL to f2 2515 Hz; 19,3 dBSPL to para f2 3174 Hz; 24,2 dBSPL to f2 4004 Hz; 25,5 dBSPL to f2 5042 Hz e 10,5 dBSPL to f2 6348 Hz. Conclusions There was a tendency to decrease from the response level around 30 days of life, being more evident in 2002 Hz frequency (f2). The timpanometry pression peak defined by three groups (among -50 and +50 daPa; <-50 daPa and >+50 daPa) showed no influence on records from the response level. There was no statistically significant difference between genders and between ears to the response level. The baby state (light sleep, deep sleep and alert) had influence on signal to noise ratio in deep sleep state. The findings of percentile were similar to the ones found in the literature, therefore for clinical interpretation, the percentile 5 can suggest hearing loss and the percentile 95 can suggest a normal hearing, so the results of the two percentiles, a place uncertainty refering to hearing losses / Introdução A emissão otoacústica-produto de distorção tem sido utilizada devido às suas características específicas de avaliar bandas de freqüências altas e de detectar perdas auditivas em estágios iniciais, sendo essencial na triagem auditiva neonatal e na bateria de testes que envolvem a avaliação audiológica infantil. Portanto, há uma necessidade de se estabelecer parâmetros para análise do registro das EOAPD em lactentes, com a finalidade de utilizá-los como critério clínico na avaliação audiológica. Objetivo Descrever os achados do registro das emissões otoacústicas-produto de distorção em lactentes de até dois meses de idade por meio da análise do nível de resposta, do nível de ruído e da relação sinal/ruído em todas as bandas de freqüências; da análise do nível de resposta em relação às variáveis: dias de vida, gênero, pico de pressão na timpanometria e estado do lactente durante o exame e da distribuição do percentil do nível de resposta. Metodologia Foram avaliados 138 lactentes, todos nascidos a termo, sem indicadores de risco para perda auditiva e que passaram na triagem auditiva. Os parâmetros utilizados para este registro foram: L1= 65 dBNPS e L2= 50 dBNPS no equipamento ILO292 Otodynamic. Resultados Foram avaliados 70 lactentes do gênero masculino e 68 do feminino, com idade variando de 6 a 65 dias de vida. As medianas do nível de resposta das EOAPD para cada freqüência (f2) foram de: 6,7 dBNPS para 1001 Hz; 11,5 dBNPS para 1257 Hz; 14,2 dBNPS para 1587 Hz; 14,2 dBNPS para 2002 Hz; 13,7 dBNPS para 2515 Hz; 13,7 dBNPS para 3174 Hz; 15,5 dBNPS para 4004 Hz; 16,3 dBNPS para 5042 Hz e 6,0 dBNPS para 6348 Hz. As medianas do nível de ruído para cada freqüência (f2) foram de: 4,9 dBNPS para 1001 Hz; 5,9 dBNPS para 1257 Hz; 6,0 dBNPS para 1587 Hz; -2,1 dBNPS para 2002 Hz; -12,5 dBNPS para 2515 Hz; -5,6 dBNPS para 3174 Hz; -8,9 dBNPS para 4004 Hz; -9,5 dBNPS para 5042 Hz e -4,4 dBNPS para 6348 Hz. As medianas da relação sinal/ruído para cada freqüência (f2) foram de: 1,5 dBNPS para 1001 Hz; 5,4 dBNPS para 1257 Hz; 7,7 dBNPS para 1587 Hz; 16,4 dBNPS para 2002 Hz; 18,9 dBNPS para 2515 Hz; 19,3 dBNPS para 3174 Hz; 24,2 dBNPS para 4004 Hz; 25,5 dBNPS para 5042 Hz e 10,5 dBNPS para 6348 Hz. Conclusões Houve uma tendência de diminuição do nível de resposta a partir dos 30 dias de vida. O pico de pressão na timpanometria definido por três grupos (entre -50 e +50 daPa; <-50 daPa e >+50 daPa) não influenciou no registro do nível de resposta. Não houve diferença estatisticamente significante entre gêneros e entre orelhas para o nível de resposta. O estado do lactente influenciou na relação sinal/ruído, sendo a melhor relação sinal/ruído no estado sono profundo. Os achados do percentil foram semelhantes aos encontrados na literatura. Portanto, para uma interpretação clínica, o percentil 5 pode sugerir perda auditiva e o percentil 95 pode sugerir audição dentro da normalidade, sendo os resultados entre esses dois percentis uma região de incerteza quanto às perdas auditivas

A utilização da energia eólica é ainda recente no setor elétrico e, por isso, apresenta inúmeros desafios na operação e integração dessa nova tecnologia com o sistema elétrico. Desta forma, este trabalho aborda o impacto da injeção de correntes harmônicas que as Centrais de Geração Eólica geram no Sistema Interligado Nacional. Inicialmente, aborda-se a fundamentação teórica e o conceito básico da energia eólica, principalmente em relação ao panorama desta fonte renovável no Brasil e no mundo e, de uma forma sucinta, aborda-se também sobre o aspecto tecnológico dos aerogeradores. Outro aspecto relevante deste trabalho, é o levantamento do estado da arte sobre os conceitos e cálculos das distorções harmônicas, bem como sobre o processo de integração das novas Centrais de Geração Eólica à rede básica. O principal resultado obtido neste trabalho, é o estudo de sensibilidade da distorção harmônica de tensão, no ponto de acoplamento da Central à rede básica de transmissão, frente à variação topológica da rede coletora da Central de Geração Eólica. Para tal estudo, foi modelada uma Central de Geração Eólica e aplicadas as metodologias estudadas no estado da arte. Os resultados obtidos do estudo de sensibilidade, é de grande interesse para os operadores da rede e transmissão de energia elétrica, bem como às geradoras de energia eólica. / The use of wind energy is still recent in the electric sector and, therefore, presents numerous challenges in the operation and integration of this new technology with the electric system. In this way, this work approaches the impact of the injection of harmonic currents generated by the Wind Generation Plants in the National Interconnected System. Initially, it addresses the theoretical basis and the basic concept of wind energy, mainly in relation to the panorama of this renewable source in Brazil and in the world and, briefly, it also addresses the technological aspect of wind turbines. Another relevant aspect of this work is the state of the art survey on the concepts and calculations of harmonic distortions, as well as on the integration process of the new Wind Generation Plants into the basic grid. The main result obtained in this work is the sensitivity study of the harmonic distortion of voltage at the coupling point of the Central to the basic transmission network, in front of the topological variation of the collecting network of the Wind Generation Plant. For such study, a Wind Generation Plant was modeled and the methodologies studied in the state of the art were applied. The results obtained from the sensitivity study, is of great interest to the network operators and transmission of electricity, as well as to wind power generators.

Ce mémoire présente la conception, la réalisation et la caractérisation d'un micro-haut-parleur en silicium destiné à des applications électroniques portables, telles que les tablettes et les téléphones cellulaires. L'objectif est d'évaluer le potentiel des microtechnologies pour améliorer la qualité sonore et le rendement électroacoustique, qui sont deux points faibles majeurs des micro-haut-parleurs actuels.En analysant les paramètres dont dépendent le rendement et la qualité sonore, nous montrons que le silicium monocristallin présente des propriétés particulièrement intéressantes pour réaliser la surface émissive et la suspension du transducteur. Une microstructure de la partie mobile est proposée pour satisfaire la double exigence d'une surface émissive très rigide, nécessaire à la qualité sonore, et d'une masse très faible, permettant d'augmenter le rendement. Les aimants et la bobine, qui constituent le moteur électrodynamique, sont également optimisés en utilisant conjointement des modèles analytiques et à éléments finis. La microfabrication du transducteur MEMS est étudiée, étape par étape. Elle repose sur l'utilisation d'un substrat SOI (silicium sur isolant), qui sert de base à la structuration des différents composants, et sur lequel sont rapportés des aimants massifs. La caractérisation électroacoustique des échantillons réalisés montre une très bonne qualité de reproduction sonore. Un niveau sonore de 80 dB à 10 cm est obtenu pour une puissance électrique de 0,5 W, ce qui place le rendement au niveau des micro-haut-parleurs du marché. Ces travaux montrent en outre que les technologies MEMS offrent des possibilités d'augmenter très largement le rendement. / This research work presents the conception, the development, and the characterization of a silicon-based microspeaker for portable electronic device applications, such as tablets and cellular phones. The objective is to investigate the potential of microsystem technologies with the goal of improving the sound quality and the electroacoustic efficiency, which are two main drawbacks of the today’s microspeakers.By analyzing various parameters which influence the efficiency and the sound quality, we show that the monocrystalline silicon has very interesting mechanical properties which make it the proper choice to be deployed for the membrane as well as the suspension of the transducer.A stiffening structure is proposed to satisfy both the rigidity and the lightness of the membrane, for the sake of sound quality and high efficiency respectively. The magnets and the coil, which compose the electromagnetic motor of the device, are also optimized with the help of analytical and finite element models.Afterwards, the microfabrication of the MEMS microspeaker is studied step by step. It is indeed based on a SOI (silicon on insulator) substrate which makes possible the micromachining of the different parts and the assembly of bulk permanent magnets. The electroacoustic characterization of the MEMS microspeaker samples shows a very high sound quality. A sound pressure level of 80 dB at 10 cm is measured for an electrical power of 0.5 W. This classifies the MEMS microspeaker’s efficiency among that of today’s non-MEMS microspeakers.This work presents, moreover, the possibility of increasing even more the efficiency thanks to the MEMS technology.

Este trabalho consiste em apresentar o desenvolvimento de um Smart meter, integrado a um analisador de qualidade de energia, para análise de distorções harmônicas, utilizando método de redes neurais artificiais embarcado em hardware. Tal Smart meter está incluído dentro dos conceitos de Smart Grid, que serão apresentados também neste trabalho. O intuito do desenvolvimento do Smart meter para análise de distorções harmônicas é auxiliar concessionárias de energia elétrica a identificar que tipo de carga o consumidor utiliza em sua residência, a fim de contribuir para a tomada de decisões apropriadas, tais como a diminuição da emissão de correntes harmônicas, demanda de energia, detecção de falhas no fornecimento de energia elétrica e faturas diferenciadas de acordo com a quantidade de harmônicas injetadas na rede elétrica. Adicionalmente, observou-se que o Smart meter desenvolvido pode ser ainda utilizado para detectar fenômenos de VTCD, como elevação, afundamento e interrupção de energia. Todo o processo de desenvolvimento do Smart meter é apresentado no decorrer desta tese de doutorado. / This thesis consists to present the development of a Smart Meter integrated to power quality analyzer for the analysis of harmonic distortion, using methods based on artificial neural networks in embedded hardware. This Smart Meter is included within the concepts of Smart Grid, which will be also presented in this work. The intention of the development of the Smart Meter for analysis of harmonic distortion is to assist utilities companies to identify what loads type the consumer uses at your residence in order to contribute for supporting decisions, such as reducing the emission of the harmonic currents, power demand and faults detection in electric energy supply and distinct bills according to the amount of harmonics injected into the power grid. In addition, it was observed that this developed Smart Meter can be even used to detect the VTCD phenomena, such as swell, sag and interruption of the energy supply. All development steps of this Smart Meter is presented in this doctoral thesis.

Esta pesquisa apresenta um estudo investigativo da análise modal aplicada a Sistemas de Distribuição (SDs) frente às distorções harmônicas, no contexto da Qualidade da Energia Elétrica (QEE). A partir do método de análise da ressonância modal, foi conduzido um estudo investigativo para apontar quais barramentos são mais sensíveis e permitem uma melhor observação frente às distorções harmônicas. Vale adiantar que o método de análise de ressonância modal, o qual é fundamentado na decomposição espectral da matriz de admitância do sistema elétrico, já apresenta interessantes trabalhos voltados para sistemas de transmissão. O desafio desta pesquisa foi então investigar a sua aplicação para SDs com um direcionamento às distorções harmônicas, bem como ao seu monitoramento. Dentre os resultados encontrados no desenvolvimento da pesquisa, destaca-se um melhor entendimento do problema das distorções harmônicas, o qual permitiu evidenciar a sensibilidade e a observabilidade dos SDs testes frente ao problema definido no contexto da QEE. / This research presents an investigative study of the modal analysis applied to Distribution Systems (DSs) in the context of Power Quality (PQ) considering the harmonic distortions. From the modal resonance analysis, an investigative study was conducted to indicate which bus bars are more sensitive and allow better observation in face of harmonic distortions. It is worth mentioning that the method of modal resonance analysis, which is based on the spectral decomposition of the admittance matrix of the electric system, already presents interesting applications focused on transmission systems. The challenge of this research was to investigate its application to DSs focusing on harmonic distortions, as well as their monitoring. Among the observed results of the research development, a better understanding of the harmonic distortions problem was achieved, which made it possible to highlight the sensitivity and observability of the DSs tests against the problem defined in the context of the PQ.

Nanotubos de carbono e polímeros condutores são fortes candidatos à miniaturização dos componentes eletrônicos disponíveis atualmente. Estudos teóricos afirmaram que 1/3 dos nanotubos seriam metálicos, enquanto que os outros seriam semicondutores, mas alguns grupos reportaram medidas experimentais evidenciando um pequeno gap eletrônico em tubos considerados metálicos. Protótipos de transístores compostos de nanotubos e moléculas orgânicas conjugadas foram propostos e foi observado que o recobrimento dos tubos por moléculas de pentaceno tornava os dispositivos menos suscetíveis à deposição de impurezas, o que diminuía a histerese na curva característica i x V, ao mesmo tempo que a formação de cristais de pentaceno era favorecida. Neste trabalho estudamos a estrutura eletrônica dos nanotubos (5,5) e (9,0) través de DFT e observamos presença de um gap nesses sistemas, assim como uma deformação de suas estruturas de ligações químicas, evidenciando a distorção de Peierls. O efeito do termo de troca de Hartree-Fock introduzido no funcional B3LYP foi avaliado variando-se seu peso e observando as propriedades destes sistemas. Em uma segunda etapa, utilizamos mecânica molecular e dinâmica molecular clássica com o campo de forças CVFF 950 e observamos a formação de estruturas de pentaceno em volta dos tubos, evidenciando o favorecimento da formação de cristais do mesmo quando depositado sobre os nanotubos. / Carbon Nanotubes and conducting polymers are strong candidates for use in nanoscale electronic devices. Theoretical studies claimed that 1/3 of the nanotubes are metallic, while the others are semiconductors, but some groups have reported experimental measurements of a small electronic gap in tubes considered metallic. Prototype transistors made of nanotubes and organic conjugated molecules were proposed and it has been noticed that the coverage of the tubes by pentacene molecules made those trasistors less susceptible to impurity deposition, reducing the hysteresis in the characteristic I x V curve, while the formation of pentacene cristals was favored. In this work, we studied the electronic structure of the nanotubes (5,5) and (9,0) using DFT and noticed an electronic gap in those systems, as well as a deformation of their structures, similar to a Peierls distortion. The effect of the Hartree-Fock exchange included in the B3LYP functional was studied, as we varied its weight to obtain some properties of those systems. Later, we used molecular mechanics and classical molecular dynamics with the CVFF 950 force field and obtained structures compatible with pentacene crystals around the tubes, showing that the tubes in fact favor the formation of of these structures around them.