[pt] No presente trabalho o método de Rayleigh-Ritz é utilizado na determinação dos campos modais e dos números de onda de corte em guias de onda de seção arbitrária. Inicialmente, o método é aplicado com funções de base polinomiais, sendo a seção transversal do guia aproximada por um polígono convexo. Este tipo de função limitou o número de modos que podem ser calculados, uma vez que polinômios de grau alto geram instabilidades computacionais e overflow. Utilizando a mesma metodologia, os campos modais em guias de onda superquadráticos são analisados. Entretanto, as funções de base polinomiais são substituídas por funções trigonométricas, produzindo um modelo numérico capaz de computar um grande número de modos em um tempo de execução razoável. Os guias superquadráticos constituem uma classe de guias uniformes, incluindo guias circulares, elípticos, quase retangulares e outros de seções intermediárias. Conseqüentemente, eles são úteis na construção de diversos dispositivos em guias de onda, incluindo transições de diferentes seções, tais como circular para elíptica e circular para retangular. O método do casamento de modos é aplicado na determinação da matriz de espalhamento de descontinuidades entre guias superquadráticos. Diversas aplicações numéricas são apresentadas e comparadas com resultados obtidos através de outras técnicas. / [en] In the present work, the modal fields and cutoff wavenumbers of arbitrary cross section waveguides are determined using the Rayleigh-Ritz method. Initially, the method is applied to waveguides with cross section approximated by a convex polygon. Polynomial basis functions are used. Such basis functions limit the number of modes that can be computed, since polynomials of high degree generate computer instabilities and overflow. Using the same methodology, the modal fields of superquadric waveguides are analyzed. Polynomial basis functions are replaced by trigonometric functions, however, producing an efficient numerical model capable of computing a large number of modes with a reasonable computer time. Superquadric waveguides constitute a class of uniform waveguides that include circular, elliptical, almost rectangular waveguides and a series of intermediate cross section waveguides. As a consequence they are quite useful in the construction of several devices, including transitions between waveguides of different cross sections, such as circular to elliptical and circular to rectangular. The mode matching technique is applied to the determination of the scattering matrix of discontinuities between superquadric waveguides. Several numerical applications are presented and compared to results obtained from other techniques.

[pt] Neste trabalho, o Método dos Elementos Finitos é aplicado na análise eletromagnética e no projeto de cornetas coaxiais, utilizadas como alimentador em diversos tipos de antenas refletoras omnidirecionais. Estes alimentadores são usualmente excitados por conectores comercias, necessitando de uma estrutura de adaptação para conectar-se a corneta. Este adaptador é composto de seções não uniformes de guias de ondas coaxiais, sendo necessária à inclusão de anéis dielétricos para garantir a rigidez mecânica da antena. O correto dimensionamento desses anéis e das descontinuidades de guias de onda coaxiais que compõe a estrutura de alimentação permite estabelecer um compromisso entre minimização das perdas, alargamento da banda passante e rigidez mecânica. Devido a não uniformidade encontrada nestes dispositivos de microondas, métodos numéricos devem ser utilizados na predição do seu comportamento eletromagnético. Neste trabalho, o algoritmo baseado em Método de Elementos Finitos é utilizado para avaliar o desempenho detalhado dos diversos elementos que compõe o adaptador. Além disto, é comparado o desempenho de diversas formas e dimensões que caracterizam a corneta eletromagnética. Para validar os resultados do algoritmo, os resultados obtidos nas diversas etapas são comparados com aqueles obtidos via Método de Casamento de Modos. / [en] In this work, the Method of Finite Element is applied in the electromagnetic analysis and project of coaxial horns employed as feed in omnidirectional reflector antennas. These feeds are usually excited by standard commercial connectors that require an adaptor to connect to the coaxial horn. This adaptor is usually composed of non-uniform sections of coaxial wave guide, where dielectric rings are used to give the mechanical strength to the structure. The adequate dimensioning of these coaxial sections leads to a compromise between the minimization of return loss, the required frequency operation band, and the necessary mechanical rigidity of the structure. Due to the non-uniformities, numerical methods are required to predict the electromagnetic behavior. In this work, an algorithm based on Method of Finite Elements is used to evaluate the performance of the sections that composed the feed chain. The performance of different types of horn sections and dimensions are explored by using the algorithm. To validate the results obtained by using Method of Finite Elements they are compared with those obtained by employing Method of Mode Matching.

[pt] Neste presente trabalho, o Método do Casamento de Modos é aplicado na análise e no projeto de estruturas coaxiais. A estrutura de excitação é um dos pontos críticos do projeto de antenas do tipo discone quando se pretende explorar suas características de banda larga. Seções não uniformes de guias de ondas coaxiais são usualmente utilizadas como elementos dessa estrutura de excitação sendo, eventualmente, necessária a inclusão de anéis dielétricos para garantir a rigidez mecânica da antena. Devido a essas não uniformidades encontradas nas dimensões e no meio dielétrico desse dispositivo de microondas, métodos numéricos serão utilizados na predição do seu comportamento eletromagnético. O correto dimensionamento desses anéis e das descontinuidades de guias de onda coaxiais que compõe a estrutura de alimentação, permite estabelecer um compromisso entre minimização das perdas, alargamento da banda passante e rigidez mecânica. Associados ao Método do Casamento de Modos serão utilizados algoritmos de otimização que farão o ajuste das dimensões dessas seções de guias de onda coaxiais não uniformes, visando à minimização da perda de retorno e o aumento da banda de operação da antena. Finalmente, será feito o estudo de algumas estruturas de excitação, onde serão otimizados seus desempenhos para a perda de retorno. / [en] In this present work, the Mode Matching technique is applied in the analysis and project of coaxial structures. The feed junction is one of the critical points of the project of discone antennas when broadband performance is expected. Usually, these junctions are composed of nonuniform sections of coaxial waveguide and, to guarantee the necessary mechanical rigidity of the structure, some sections are filled with dielectric material. The project of these feed junctions requires a compromise between frequency band, compact structure, minimal losses, and mechanical rigidity. Due to the discontinuities, numerical methods are used to predict the electromagnetic behavior. Here, Mode Matching technique associated with an optimization algorithm is employed in the adjustment of the dimensions of the coaxial waveguide sections, seeking the minimization of the return loss and the enlargement of the antenna bandwidth. Several types of junctions are explored and their performance is compared.