[pt] O modelamento de superfícies refletoras embarcadas em satélites tem se apresentado como uma alternativa eficiente à síntese de conjuntos de alimentadores. Existem várias técnicas disponíveis para a determinação do formato adequado para esta superfície, baseados em aproximações da ótica geométrica ou da ótica física. Neste trabalho, estudamos a aplicação da técnica das Projeções Sucessivas, um método interativo genérico, à síntese de superfície refletora e à síntese da distribuição de fase sobre a abertura. Este método é baseado nas aproximações da Ótica Física, o que garante uma boa precisão. Entre suas principais vantagens, estão a sua simplicidade e a sua eficiência computacional. / [en] The shaping of reflector surfaces for satellites hás been considered na efficient alternative to the available for the determination of the optimum shape for this surface, base don Geometrical Optics or Physical Optics approximations. This work investigates the application of the Technique of Sucessive Projections, a generic interative method, to the synthesis of a single reflector antenna and to the phase distribution on the aperture. This method is based on Physical Optics Techniques, which guarantees a good precision. Among its main advantages are its simplicity and its computational.

[pt] Neste trabalho, a técnica de interpolação de superfícies definidas numericamente por pseudo-splines é aplicada a antenas refletoras offset e com alto grau de modelagem. É feito um estudo comparativo com técnica de interpolação alternativa levando-se em conta os diversos métodos de análise de antenas refletoras. / [en] In this work, the pseudo-spline technique for numerically defined surfaces is applied to the approximation of single and dual-shaped offset reflector antennas. A comparative study with an usual alternative technique is undertaken, emphasizing the implications observed when different methods are employed for the evaluation of the antenna radiation field.

[pt] A maximização do ganho de antenas cassegrainianas ou gregorianas normalmente é obtida com a modelagem do sub-refletor e do refletor principal. Tendo em vista facilidade de construção e flexibilidade no uso do tipo de alimentador, apresenta-se a alternativa de modelar-se apenas o sub-refletor. No presente trabalho, além de se modelar o sub-refletor, ajusta-se os parâmetros do parabolóide usado como refletor principal, a fim de minimizar os erros de fase da abertura até um valor que justifique a utilização dessa alternativa. Inicialmente são consideradas antenas cassegrain simétricas (capítulo 2). A seguir o estudo é entendido á antenas gregorianas do tipo offset. (Capítulo 3). / [en] The mazimization of the gain of cassegrainian or gregorian antennas is generally obtained with the shaping of su-refletor and main reflector. Having in mind easiness of construction and flexibility in the use of feed, an alternative of shaping only the sub-reflector, is presented. In the present work, besides shaping the sub-reflector, the parameters of the paraboloid used as the main reflector, are adjusted to minimize phase erros in the aperture uo to a value that justifies the use of such alternative. Symetrical cassegrain antenas are first considered (chapter 2). In chapter 3, the study is extended to gregorian offset type antennas.

[pt] Este trabalho apresenta uma nova técnica para aproximação de uma superfície refletora definida numericamente, i.e., por pontos fornecidos pelo processo de síntese da antena. As limitações inerentes às técnicas usuais são aqui eliminadas pela utilização de Pseudo-Splines Quínticas que interpolam uma distribuição arbitrária de pontos por uma superfície suave, com derivadas primeiras e segundas contínuas, assegurando uma representação única para o domínio de interesse. O procedimento é, então, aplicado ao subrefletor modelado de uma antena Cassegrain, com subseqüente cálculo do campo eletromagnético espalhado, permitindo uma análise detalhada de sua aplicabilidade. Uma teoria assintótica uniforme de difração é, também, aqui desenvolvida de modo a acomodar o espalhamento de feixes Gaussianos, descritivos, em freqüências altas, do diagrama de irradiação de alimentadores comumente empregados em sistemas refletores, por superfícies condutoras, através do rastreamento do campo eletromagnético ao longo de raios no espaço complexo. A análise do problema canônico (difração por semi-plano) estabelece as particularidades do método e a comparação com a solução rigorosa existente comprova sua acurácia, permitindo a extensão a problemas tridimensionais vetorais. A teoria Complexa da Difração, assim formulada, é, então aplicada ao cálculo do campo espalhado por diferentes geometrias de antenas refletoras, ilustrando a versatilidade do método bem como suas limitações. / [en] In order to evaluate the electromagnetic field scattered by shaped reflector antennas, one has to fit a surface to a set of points furnished by a synthesis technique. A new method, capable of interpolating arbitrarily located data points by a smooth surface is here presented. The interpolating function, called Quintic Pseudo-Spline, has continuous first and seconde order derivatives and yields a unique representation for the entire domain. The method is tested on the shaped subreflector of a Cassegrain antenna providing a thorough investigation of its applicability. Also, an uniform asymptotic theory of diffraction is derived in order to analyse the scattering of Gaussin beams, descriptive of the high-frequency radiation pattern of feed horns commonly employed in reflector systems, by conducting surfaces with edges. The constraints inherent to usual methods of analysis are hereby avoided by tracking these beam-type fields along straight rays in a complex coordinate space. Investigation of the canonical problem of scattering of a Gaussian beam by a conducting half-plane establishes the characteristics of the complex ray diffraction process. Comparison of the results thus obtained with the rigorous solution reveals the accuracy of the proposed theory and permits its extension to the three-dimensional vector problem. The resulting Complex Theory of Diffraction is then applied to the evaluation of the scattered field for several reflector antenna geometries, illustrating the versatility of the method as well as its limitation.

[pt] Este trabalho analisa o efeito das estruturas de suporte do sub-refletor das antenas Cassegrain através da teoria de espalhamento por cilindros. São desenvolvidas expressões das densidades de correntes superficiais sobre cilindros de seção transversal qualquer e obtidas as componentes de campo espalhado. Com esses resultados analisa-se então o efeito que os estais provocam na redução do ganho e no aumento dos lobos secundários. Os resultados finais obtidos são então comparados com outras teorias aproximadas. / [en] This work presents a study on the effect of subreflector support members of Cassegrain antennas using the theory of scattering by cylinders structures. Expressions for the surface current densities on arbitrary cross section cylinders are developed, and the components for the scattered field are obtained. Using these results we analyse the effect of the struts on the gain reduction, and the rise of maximum side-lobe level. The final results aobtained are then compared to other approximate theories.

[pt] O projeto de antenas refletoras para a geração de feixes modelados envolve a construção de algoritmos baseados em métodos de análise eletromagnética associados a técnica de otimização. Em geral, estes algoritmos demandam considerável tempo de processamento computacional, impondo limites para sua utilização intensiva na exploração de diferentes conjuntos de especificações e na busca de soluções mais compactas. Neste trabalho, será considerada a síntese de antenas refletoras circularmente simétricas para a geração de feixes modelados circularmente simétricos. Em função das características de simetria da antena, simplificações serão introduzidas na formulação do problema, reduzindo substancialmente o tempo de processamento e viabilizando sua utilização intensiva. Para a análise eletromagnética da antena refletora serão consideradas as aproximações da Ótica Física (PO) e das correntes de franja (CF). Considerando alimentadores radiando um campo com dependência azimutal n=1, o algoritmo foi adaptado e aplicado no modelamento de antena refletora para atender as especificações do CBERS (China-Brazil Earth Resources Satellite). Para alimentadores com dependência azimutal n=0, foram considerados sistemas de antenas omnidirecionais de um e dois refletores para a geração de diagramas modelados no plano vertical. Para estes dois tipo de sistema, o algoritmo de modelamento foi utilizado para maximizar o diagrama em direção e para produzir diagramas com dependência do tipo cossecante ao quadrado no plano vertical. A validação da técnica de análise eletromagnética desenvolvida foi obtida comparando os resultados com os gerados via Métodos dos Momentos. / [en] The usual algorithms employed in the design of shaped reflector antennas for satellite applications embed an electromagnetic analysis method in an optimization technique. In general, these algorithms demand considerable computation time, limiting its intensive use in the study to explore different sets of specifications and to search for more compact geometries. In this work, it is considered the particular case of the shaping of circularly symmetric reflectors antennas for the generation of circularly symmetric radiation patterns. The use of the reflector surface properties simplifies the formulation of the electromagnetic scattering and substantially reduces the computer time involved in the optimization iteration. For the electromagnetic scattering, the algorithm employed here considers the approximations given by the Physical Optics and Fringe Currents methods. Firstly, the shaping algorithm was applied in the design of a single reflector antenna to comply with the specifications of the China-Brazil Earth Resources Satellite (CBERS). For this case, the feed radiation pattern was represented by model with azimuthal dependence n=1. As a second case, the shaping algorithm was applied in the design of single and dual reflector omnidirectional antennas. Theses antennas were feed by a TEM coaxial horn with azimuthal dependence n=1. For these two type of antenna configurations, the modelling algorithm was used to maximize the diagram in one direction or to produce radiation patterns with dependence of the type cosecant to the square in the vertical plan. A Methods of Moments electromagnetic analysis was used to validate the scattering fields yielded by the PO+Fringe currents approximations.

[pt] O objetivo deste trabalho é o estudo e desenvolvimento de técnicas assintóticas que permitiam a análise do espalhamento de ondas eletromagnéticas por superfícies condutoras, diretamente do domínio do tempo. São introduzidas versões temporais de métodos de rastreamento de raios e de técnicas de correntes induzidas e equivalentes, as quais são deduzidas a partir de seus correspondentes do domínio da frequência mediante o uso da transformada inversa de Fourier e de uma representação analítica de sinais. As formulações obtidas aplicam-se à análise da resposta transiente do espalhamento eletromagnético por objetos condutores que tem grandes dimensões físicas em termos de largura do pulso incidente, e têm a forma de expressões analíticas relativamente simples, válidas para instantes de tempo próximos à chegada das pimeiras frentes de onda aos pontos de observação. As técnicas obtidas são estendidas à aplicação na determinação a resposta de antenas refletoras convencionais iluminadas por exitações pulsadas e têm sua validade verificada comparando-se com as soluções obtidas por uma solução numérica de referência baseada no Método dos Momentos para o domínio da frequência (MoM) e correspondente inversão para o domínio do tempo através de um algoritmo de transformada rápida de Fourier (IFFT). / [en] This work is concerned the study and development of asymptotic methods for the time-domain analysis of eletromagnetic scattering by perfectly conducting surfaces. Time-domain versions of the well known ray tracing methods and surface-induced and equivalent edge currents are derived by means of a Fourier inversion and the use of an analytical signal representation. The resulting formulations can be applied to the transient analysis of EM scattering by perfectly conducting objects that are large in terms of the incident pulse width, and are presented in the form of relatively simple analytical expressions that are valid in the neighborhood of the instant of arrival of the first wavefronts to the obseration points. These so derived time-domain asymptotic techniques are extended to accomodate the determination of the response to pulse- excited conventional reflector antenas and their validity is ascertained by means of a comparison with a referece solution based on the frequency-domain Method of Moments (MoM) and its inversion into the time domain via a fast Fourier transform algorithm (IFFT). / [es] EL objetivo de este trabajo es el estudio y desarrollo de técnicas asintóticas que permitan el análisis del esparcimiento de ondas eletromagnéticas por superficies conductoras, directamente del dominio del tiempo. Se introducen versiones temporales de métodos de rastreamiento de rayos y de técnicas de corrientes inducidas y equivalentes, las cuales son deducidas a partir de sus correspondientes del dominio de la frecuencia mediante el uso de la transformada inversa de Fourier y de una representación analítica de señales. Las formulaciones obtenidas se aplican al análisis de la respuesta transiente del esparcimiento eletromagnético por objetos conductores que tienen grandes dimensiones físicas en término de ancho del pulso incidente, y tiene la forma de expresiones analíticas relativamente simples, válidas para instantes de tiempo próximos a la llegada de las primeras frentes de onda a los puntos de observación. Las técnicas obtenidas se aplican en la determinación la respuesta de antenas reflectoras convencionales iluminadas por exitaciones pulsadas y se verifica su validad comparando con las soluciones obtenidas por una solución numérica de referencia basada en el Método de los Momentos para el dominio de la frecuencia (MoM) y la correspondente inversión para el dominio del tiempo a través de un algoritmo de transformada rápida de Fourier (IFFT).

[pt] O objetivo desta monografia é investigar a aplicação de distintas metodologias de alocação de energia firme de usinas hidrelétricas através da teoria dos jogos de coalizão. Mostra-se que não existe uma maneira ótima, única, de se fazer esta repartição, mas existem critérios para verificar se uma metodologia de repartição específica apresenta algum aspecto inadequado. Um desses critérios é a justiça. Mostra-se que este critério equivale a pertencer ao chamado núcleo de um jogo cooperativo. O cálculo da energia firme será formulado como um problema de otimização linear e serão investigadas vantagens e desvantagens de distintos métodos de alocação (a benefícios marginais, geração média no período crítico, última adição e nucleolus). Em seguida será desenvolvida uma aplicação do esquema Aumann-Shapley (AS) à repartição da energia firme de usinas hidrelétricas. Demonstra-se que além de robusto em relação aos tamanhos dos recursos e eficiente computacionalmente, este método fornece para o problema do firme uma alocação pertencente ao núcleo e, portanto, atende à condição de justiça. A aplicação do esquema AS será apresentada para o Sistema Brasileiro e serão comparados os resultados obtidos por este método com outros esquemas de alocação adotados no Sistema Hidrelétrico Brasileiro. / [en] The objective of this work is to investigate the application of different methodologies of allocation of firm energy rights among hydro plants using a gametheoretic framework. It is shown that there is not an optimal and unique approach to make this allocation but there are criteria to verify if a given approach presents any inadequate aspect. One of these criteria is the justice, or fairness. It is shown that this criterion is equivalent to the condition of the core of a cooperative game. The calculation of the firm energy will be formulated as a linear program and advantages/disadvantages of different allocation methods (marginal allocation, average production on the dry period, incremental allocation and nucleolus) will be investigated. Next, an application of the Aumann-Shapley (AS) scheme to the problem of allocation of firm energy rights will be developed. It is shown that, besides being robust and computationally efficient, this scheme provides an allocation that belongs to the core of the game and therefore meets the condition of justice. The AS scheme will be applied to the Brazilian system (composed of about 100 hydro plants) and the results obtained will be compared with the allocation schemes currently adopted in the Brazilian system.