Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Capovilla / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / A tecnologia metamaterial vem sendo estudada cientificamente e suas propriedades prometem efeitos inovadores em suas aplicações. A possibilidade de manipular o comportamento eletromagnetico em um dispositivo cercado por metamateriais abre portas para a criação e otimização de novos dispositivos. Qualquer sistema que envolva dispositivos de microondas, optica e antenas, está na grade dos beneficiados por essa tecnologia. As principais caracteristicas dos metamateriais são a refração negativa e as caracteristicas intrinsecas do material com valores negativos. Assumindo esse cen'ario, nesse trabalho ser'a projetada uma célula metamaterial inspirada no conceito de lente de Lenz, que permite uma amplificação do fluxo de energia magnética na região central da estrutura. Essa célula será reconfigurada para sua implementação na estrutura de antenas planares, operando na faixa de 2,4 GHz. Tr¿es modelos de antenas são utilizadas nesse estudo, uma quasi-Yagi , uma PIFA e completando a teoria um arranjo com três PIFAs. A disposição das celulas é feita de forma periódica e estrão, assim como diagramas de radiação extraidos das simulações e testes experimentais. As conclusões são obtidas com referência nesses resultados e por meio de comparações das configurações das antenas com e sem as celulas metamateriaias em sua estrutura. / The metamaterial technology has been studied scientifically and its properties promise innovative effects in their applications. The possibility of manipulating the electromagnetic behavior on a device surrounded by metamaterials opens doors for the creation and optimization of new devices. Any system that involves microwave devices, optics and antennas is on the grid of those benefited by this technology. The main characteristics of the metamaterials are the negative refraction and the intrinsic characteristics of the material with negative values. Assuming this scenario, in this work will be projected a metamaterial cell inspired by the concept of Lenz lens, which allows an amplification of the magnetic flux in the central region of the structure. This cell will be reconfigured for its implementation in the planar antenna structure, operating in the 2.4 GHz range. Three antennas are used in this study, a quasi-Yagi, a PIFA and completing the theory a PIFA array with three elements. The arrangement of the cells is made periodically and strategically in the antenna structure, aiming for improvements in its performance. The characterization of these antennas is carried out by means of reflection and transmission parameters, as well as radiation diagrams extracted from the simulations and experimental tests. The conclusions are achieved with reference in these results and through comparisons of the antenna configurations with and without the metamaterial cells in their structure.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlmirSSN_DISSERT.pdf: 1940293 bytes, checksum: 7a7b36b247a4dcfecb4c487d79d7aa31 (MD5) Previous issue date: 2013-06-28 / Nowadays there has been a major breakthrough in the aerospace area, with regard to rocket launches to research, experiments, telemetry system, remote sensing, radar system (tracking and monitoring), satellite communications system and insertion of satellites in orbit. This work aims at the application of a circular cylindrical microstrip antenna, ring type, and other cylindrical rectangular in structure of a rocket or missile to obtain telemetry data, operating in the range of 2 to 4 GHz, in S-band. Throughout this was developed just the theoretical analysis of the Transverse transmission line method which is a method of rigorous analysis in spectral domain, for use in rockets and missiles. This analyzes the spread in the direction "ρ" , transverse to dielectric interfaces "z" and "φ", for cylindrical coordinates, thus taking the general equations of electromagnetic fields in function of e [1]. It is worth mentioning that in order to obtain results, simulations and analysis of the structure under study was used HFSS program (High Frequency Structural Simulator) that uses the finite element method. With the theory developed computational resources were used to obtain the numerical calculations, using Fortran Power Station, Scilab and Wolfram Mathematica ?. The prototype was built using, as a substrate, the ULTRALAM ? 3850, of Rogers Corporation, and an aluminum plate as a cylindrical structure used to support. The agreement between the measured and simulated results validate the established processes. Conclusions and suggestions are presented for continuing this work / Nos dias atuais observa-se um grande avan?o na ?rea aeroespacial, no que se refere aos lan?amentos de foguetes, para pesquisas, experimentos, sistema de telemetria, sensoriamento remoto, sistema de radar (rastreamento e monitora??o), sistema de comunica??es via sat?lites e inser??o de sat?lites em ?rbita. Este trabalho tem como objetivo a aplica??o de uma antena de microfita cil?ndrica circular, tipo anel, e outra retangular cil?ndrica na estrutura de um foguete ou m?ssel para obten??o de dados de telemetria, operando na faixa de 2 a 4 GHz, na banda S. Ao longo deste foi desenvolvida apenas a an?lise te?rica do M?todo da Linha de Transmiss?o Transversa que ? um m?todo de an?lise rigoroso no dom?nio espectral, para aplica??o em foguetes e m?sseis. Este analisa a propaga??o na dire??o ρ , transversa ?s interfaces diel?tricas z e φ , para coordenadas cil?ndricas, tendo assim as equa??es gerais dos campos eletromagn?ticos em fun??o de e [1]. Vale ressaltar que para a obten??o dos resultados, simula??es e an?lise da estrutura em estudo foi utilizado o programa HFSS (High Frequency Structural Simulator) que utiliza o M?todo dos elementos finitos. Com a teoria desenvolvida foram utilizados recursos computacionais para obten??o dos c?lculos num?ricos, atrav?s do Fortran Power Station, Scilab e o Wolfram Mathematica?. O prot?tipo foi constru?do utilizando, como substrato, o ULTRALAM? 3850, da Rogers Corporation, e uma placa de alum?nio como suporte ? estrutura cil?ndrica utilizada. A concord?ncia entre os resultados medidos e os simulados validam os processos estabelecidos. S?o apresentadas sugest?es e conclus?es para a continuidade deste trabalho

Orientador: Prof. Dr. Ivan Roberto Santana Casella / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / Este trabalho visa o desenvolvimento de antenas planares multibanda de baixo custo para aplicações em sistemas de comunicações sem fio. As antenas propostas, baseadas nas topologias Quasi-Yagi e Vivaldi para sistemas SISO (Single Input Single Output) e Meandered Loop para sistemas MIMO (Multiple Input Multiple Output), foram otimizadas para operar nas faixas de frequência das redes LTE (Long Term Evolution), WiFi (Wireless Fidelity) e WIMAX (Worldwide Interoperability For Microwave Access). Após os estudos preliminares de simulação e otimização para a definição final das topologias propostas, foram montados alguns protótipos para a realização de testes de medida e comprovação experimental das funcionalidades das antenas. / This work is aimed at developing low-cost multiband planar antennas for applications in wireless communications systems. Antennas proposals based on Quasi-Yagi topologies and Vivaldi for SISO systems (Single Input Single Output) and meandered Loop for MIMO (Multiple Input Multiple Output) were optimized to operate in the frequency bands of the LTE (Long Term Evolution), WiFi (Wireless Fidelity) and WIMAX (Worldwide Interoperability For Microwave Access). After the preliminary studies simulation and optimization for the final definition of the proposed topologies, some prototypes were assembled to perform measurement tests and experimental verification of the functionalities of antennas.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-09-04T20:55:30Z No. of bitstreams: 1 FelipeFerreiraDeAraujo_DISSERT.pdf: 2900111 bytes, checksum: 315d88ae28395a6225499dd53b02e23b (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-09-06T22:06:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FelipeFerreiraDeAraujo_DISSERT.pdf: 2900111 bytes, checksum: 315d88ae28395a6225499dd53b02e23b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T22:06:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FelipeFerreiraDeAraujo_DISSERT.pdf: 2900111 bytes, checksum: 315d88ae28395a6225499dd53b02e23b (MD5) Previous issue date: 2017-01-30 / No Brasil e no mundo, a evolu??o do setor de telecomunica??es tem sido cada vez mais requisitada como uma clara consequ?ncia do crescimento exponencial da demanda por sistemas de comunica??o sem fio. Neste cen?rio, a integra??o de m?ltiplos padr?es wireless em uma ?nica plataforma, antena reconfigur?vel, tamb?m conhecida como antena sintoniz?vel, est? atraindo muita aten??o. Estruturas metasurfaces t?m sido extensivamente utilizadas nos ?ltimos anos para alcan?ar o aperfei?oamento de antenas, dentre eles, a reconfigura??o. Uma metasuperf?cie (tamb?m referida como um metafilm) ? o equivalente de uma superf?cie metamaterial. Mais precisamente, um metafilm ? uma superf?cie com uma distribui??o de pequenos dispersores arranjados ao longo de uma regi?o do espa?o, de modo a obter comportamentos eletromagn?ticos desej?veis. Para muitas aplica??es, metasuperf?cies podem ser usadas no lugar de metamateriais, pois possuem como vantagem principal ocupar menos espa?o f?sico do que as estruturas tridimensionais dos metamateriais, oferecendo a possibilidade de perdas reduzidas, o que tem gerado grande interesse. Neste contexto, esta disserta??o de mestrado apresenta a simula??o, o projeto e a implementa??o de estruturas de antenas planares acopladas a estruturas de metasurfaces a fim de realizar reconfigura??o de antenas em frequ?ncia, polariza??o e multibanda, para aplica??es em comunica??es sem fio. A an?lise das estruturas das antenas ? realizada com o aux?lio de ferramentas computacionais. Prot?tipos s?o constru?dos e medidos, para fins de comprova??o experimental. Os resultados obtidos em medi??es e simula??es apresentam uma boa concord?ncia. / All over the world, the evolution of the technological apparatus for telecommunications systems has been increasingly required, as a clear consequence of the exponentially growth in the demand for wireless communication services. Therefore, the integration of multiple wireless standards on a single platform, like a reconfigurable antenna, also known as tunable antenna, is attracting much attention. Metasurfaces structures have been extensively used in recent years to improve the performance of planar antennas for wireless applications, including reconfiguration. A metasurface (also referred to as a metafilm) is the equivalent of a metamateriaI surface. More precisely, one metafilm is a surface with a distribution of small scatterers arranged along a region of space, to achieve desirable electromagnetic behaviors. For many applications, metasurfaces can be used in place of metamaterials because they have the advantage of taking up less physical space than the three-dimensional structures of metamaterials, offering the possibility of reduced losses, which has generated great interest. Therefore, this master thesis presents the simulation, design and implementation of planar antenna structures coupled to metasurfaces structures in order to reconfigure frequency, polarization and multiband antennas for wireless communications applications. The analysis of the antenna structures is performed with the aid of computational tools. Prototypes are fabricated and measured for experimental verification purpose. Simulations and measurements results are in good agreement.

Neste trabalho, foram desenvolvidas antenas planares de micro-ondas multibandas para aplicação em terminais móveis de sistemas de comunicação sem fio. Foi realizado um estudo sobre antenas planares de micro-ondas, com ênfase em técnicas de projeto que possibilitam a operação das mesmas em bandas largas e em múltiplas bandas. A partir dos conhecimentos adquiridos com esse estudo, foram propostas configurações de antenas para terminais móveis de sistemas atuais de telefonia móvel, de WLAN e de WPAN, sistemas esses que têm experimentado nos últimos anos uma grande popularização mundial. Por meio de um procedimento de projeto auxiliado por simulação eletromagnética computacional, as configurações propostas de antenas foram analisadas e otimizadas, visando atender às especificações de projeto estabelecidas para operação nos sistemas mencionados. O desempenho que pode ser obtido com essas configurações de antenas depende de diversos parâmetros geométricos das mesmas, resultando em flexibilidade de projeto para obtenção das bandas de operação desejadas. Protótipos das antenas projetadas foram construídos e caracterizados para validar as configurações propostas de antenas e o procedimento de projeto empregado. Foram desenvolvidas quatro antenas para operação em sistemas de telefonia móvel, de WLAN e de WPAN empregados no Brasil, na Europa e nos EUA: uma antena planar em F-invertido tri-band com configuração original para operação nas bandas dos padrões GSM, DCS e PCS; uma antena planar em F-invertido penta-band com configuração original para operação nas bandas dos padrões GSM, DCS, PCS e UMTS e na banda ISM de 2.400 MHz; duas antenas quad-band, uma delas planar em F-invertido e a outra monopolo impresso com configuração original, para operação nas bandas ISM de 2.400 MHz e de 5.800 MHz e nas bandas de 5.200 MHz e de 5.600 MHz. Os resultados experimentais dos protótipos construídos apresentaram, de modo geral, boa concordância com os resultados fornecidos por simulação e mostraram que as antenas desenvolvidas atenderam às especificações de projeto para elas estabelecidas. Por meio de ambos os resultados experimentais e de simulação, o desempenho das antenas desenvolvidas pôde ser verificado, e demonstrou-se a efetividade do procedimento de projeto adotado. / In this work, multi-band microwave planar antennas for application in mobile terminals of wireless communication systems were developed. A study on microwave planar antennas was performed with emphasis on design techniques that enable their operation in wide bands and multiple bands. From the knowledge gained from this study, antenna configurations for mobile terminals of current mobile telephony, WLAN and WPAN systems, which have experienced in recent years great popularity worldwide, were proposed. By means of a design procedure aided by computer electromagnetic simulation, the proposed antenna configurations were analyzed and optimized in order to meet the design specifications established for operation in the afore mentioned systems. The performance that can be obtained with these antenna configurations depends on their several geometric parameters, resulting in design flexibility for obtaining the desired operation bands. Prototypes of the designed antennas were fabricated and characterized to validate the proposed antenna configurations and the design procedure employed. Four antennas were developed for operation in mobile telephony, WLAN and WPAN systems employed in Brazil, Europe and USA: a tri-band planar inverted-F antenna with novel configuration for operation in GSM, DCS and PCS standard bands; a penta-band planar inverted-F antenna with novel configuration for operation in GSM, DCS, PCS and UMTS standard bands and 2,400 MHz ISM band; two quad-band antennas, one of them planar inverted-F and the other printed monopole with novel configuration, for operation in 2,400 MHz and 5,800 MHz ISM bands and 5,200 MHz and 5,600 MHz bands. The experimental results from the fabricated prototypes exhibited, in general, good agreement with the results provided by simulation and showed that the developed antennas met the specifications established for them. By means of both simulation and experimental results, the performance of the developed antennas could be verified, and the effectiveness of the design procedure adopted was demonstrated.

Neste trabalho, foram desenvolvidas antenas planares de micro-ondas multibandas para aplicação em terminais móveis de sistemas de comunicação sem fio. Foi realizado um estudo sobre antenas planares de micro-ondas, com ênfase em técnicas de projeto que possibilitam a operação das mesmas em bandas largas e em múltiplas bandas. A partir dos conhecimentos adquiridos com esse estudo, foram propostas configurações de antenas para terminais móveis de sistemas atuais de telefonia móvel, de WLAN e de WPAN, sistemas esses que têm experimentado nos últimos anos uma grande popularização mundial. Por meio de um procedimento de projeto auxiliado por simulação eletromagnética computacional, as configurações propostas de antenas foram analisadas e otimizadas, visando atender às especificações de projeto estabelecidas para operação nos sistemas mencionados. O desempenho que pode ser obtido com essas configurações de antenas depende de diversos parâmetros geométricos das mesmas, resultando em flexibilidade de projeto para obtenção das bandas de operação desejadas. Protótipos das antenas projetadas foram construídos e caracterizados para validar as configurações propostas de antenas e o procedimento de projeto empregado. Foram desenvolvidas quatro antenas para operação em sistemas de telefonia móvel, de WLAN e de WPAN empregados no Brasil, na Europa e nos EUA: uma antena planar em F-invertido tri-band com configuração original para operação nas bandas dos padrões GSM, DCS e PCS; uma antena planar em F-invertido penta-band com configuração original para operação nas bandas dos padrões GSM, DCS, PCS e UMTS e na banda ISM de 2.400 MHz; duas antenas quad-band, uma delas planar em F-invertido e a outra monopolo impresso com configuração original, para operação nas bandas ISM de 2.400 MHz e de 5.800 MHz e nas bandas de 5.200 MHz e de 5.600 MHz. Os resultados experimentais dos protótipos construídos apresentaram, de modo geral, boa concordância com os resultados fornecidos por simulação e mostraram que as antenas desenvolvidas atenderam às especificações de projeto para elas estabelecidas. Por meio de ambos os resultados experimentais e de simulação, o desempenho das antenas desenvolvidas pôde ser verificado, e demonstrou-se a efetividade do procedimento de projeto adotado. / In this work, multi-band microwave planar antennas for application in mobile terminals of wireless communication systems were developed. A study on microwave planar antennas was performed with emphasis on design techniques that enable their operation in wide bands and multiple bands. From the knowledge gained from this study, antenna configurations for mobile terminals of current mobile telephony, WLAN and WPAN systems, which have experienced in recent years great popularity worldwide, were proposed. By means of a design procedure aided by computer electromagnetic simulation, the proposed antenna configurations were analyzed and optimized in order to meet the design specifications established for operation in the afore mentioned systems. The performance that can be obtained with these antenna configurations depends on their several geometric parameters, resulting in design flexibility for obtaining the desired operation bands. Prototypes of the designed antennas were fabricated and characterized to validate the proposed antenna configurations and the design procedure employed. Four antennas were developed for operation in mobile telephony, WLAN and WPAN systems employed in Brazil, Europe and USA: a tri-band planar inverted-F antenna with novel configuration for operation in GSM, DCS and PCS standard bands; a penta-band planar inverted-F antenna with novel configuration for operation in GSM, DCS, PCS and UMTS standard bands and 2,400 MHz ISM band; two quad-band antennas, one of them planar inverted-F and the other printed monopole with novel configuration, for operation in 2,400 MHz and 5,800 MHz ISM bands and 5,200 MHz and 5,600 MHz bands. The experimental results from the fabricated prototypes exhibited, in general, good agreement with the results provided by simulation and showed that the developed antennas met the specifications established for them. By means of both simulation and experimental results, the performance of the developed antennas could be verified, and the effectiveness of the design procedure adopted was demonstrated.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ValdezAAF_TESE.pdf: 2001050 bytes, checksum: d0f0b88178102c3f48880303c1c6d765 (MD5) Previous issue date: 2014-03-12 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work aims to show how the application of frequency selective surfaces (FSS) in planar antenna arrays become an alternative to obtain desired radiation characteristics from changes in radiation parameters of the arrays, such as bandwidth, gain and directivity. In addition to analyzing these parameters is also made a study of the mutual coupling between the elements of the array. To accomplish this study, were designed a microstrip antenna array with two patch elements, fed by a network feed. Another change made in the array was the use of the truncated ground plane, with the objective of increasing the bandwidth and miniaturize the elements of the array. In order to study the behavior of frequency selective surfaces applied in antenna arrays, three different layouts were proposed. The first layout uses the FSS as a superstrate (above the array). The second layout uses the FSS as reflector element (below the array). The third layout is placed between two FSS. Numerical and experimental results for each of the proposed configurations are presented in order to validate the research / Este trabalho tem como objetivo apresentar como a aplica??o de superf?cies seletivas em frequ?ncia (FSS) em arranjos de antenas planares se torna uma alternativa interessante para se obter caracter?sticas de radia??o desejadas, a partir de altera??es em par?metros de radia??o dos arranjos, tais como largura de banda, ganho e diretividade. Al?m de analisar esses par?metros, tamb?m ? feito o estudo do acoplamento m?tuo entre os elementos do arranjo. Para realizar tal estudo, foi projetado um arranjo de antenas de microfita, com dois elementos do tipo patch, alimentado por uma rede de alimenta??o. Outra modifica??o feita no arranjo foi a utiliza??o do plano de terra truncado, com o objetivo de aumentar a largura de banda e miniaturizar os elementos do arranjo. Para poder estudar o comportamento das superf?cies seletivas em frequ?ncia aplicadas em arranjos de antenas, foram propostos tr?s layouts diferentes. O primeiro layout consiste em utilizar a FSS como superstrato (acima do arranjo). O segundo consiste em utilizar a FSS como elemento refletor (abaixo do arranjo). O terceiro layout consiste em colocar o arranjo entre duas camadas de FSS, tanto em cima quanto abaixo. Resultados num?ricos e experimentais para cada uma das configura??es propostas s?o apresentados

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GeorgeDFA_Capa_ate_pag15.pdf: 8968407 bytes, checksum: 05f7b40d8df8312cf173aaad3ec43f83 (MD5) Previous issue date: 2006-08-04 / Recently, planar antennas have been studied due to their characteristics as well as the advantages that they offers when compared with another types of antennas. In the mobile communications area, the need for this kind of antennas have became each time bigger due to the intense increase of the mobile communications this sector. That needs of antennas which operate in multifrequency and wide bandwidth. The microstrip antennas presents narrow bandwidth due the loss in the dielectric generated by radiation. Another limitation is the radiation pattern degradation due the generation of surface waves in the substrate. In this work some used techniques to minimize the disadvantages (previously mentioned) of the use of microstrip antennas are presented, those are: substrates with PBG material - Photonic Bandgap, multilayer antennas and with stacked patches. The developed analysis in this work used the TTL - Transverse Transmission Line method in the domain of Fourier transform, that uses a component of propagation in the y direction (transverse to the direction real of propagation z), treating the general equations of electric and magnetic field as functions of Ey and Hy. One of the advantages of this method is the simplification of the field equations. therefore the amount of equations lesser must the fields in directions x and z be in function of components Ey and Hy. It will be presented an brief study of the main theories that explain the superconductivity phenomenon. The BCS theory. London Equations and Two Fluids model will be the theories that will give support the application of the superconductors in the microfita antennas. The inclusion of the superconductor patch is made using the resistive complex contour condition. This work has as objective the application of the TTL method to microstrip structures with single and multilayers of rectangular patches, to obtaining the resonance frequency and radiation pattern of each structure / Recentemente as antenas planares t?m despertado interesses devido ?s suas caracter?sticas, assim como pelas vantagens que oferecem quando comparadas com os demais tipos de antenas. Na ?rea de comunica??es m?veis a necessidade de antenas desse tipo tem-se tornado cada vez maior devido ao intenso crescimento desse setor, necessitando de antenas que operem em multifreq??ncia e em banda larga. As antenas de microfita apresentam largura de banda estreita devido ?s perdas no diel?trico geradas pela irradia??o. Outra limita??o ? a degrada??o do diagrama de irradia??o devido ? gera??o de ondas de superf?cie no substrato. Neste trabalho s?o apresentadas algumas t?cnicas usadas para tentar minimizar as desvantagens (citadas acima) do uso de antenas de microfita, sendo elas: substratos com material PBG - Photonic Bandgap, antenas em multicamadas e a utiliza??o de patches fabricados de materiais supercondutores. As an?lises desenvolvidas neste trabalho foram realizadas com a utiliza??o do m?todo LTT - Linha de Transmiss?o Transversa no dom?nio da transformada de Fourier, que utiliza uma componente de propaga??o na dire??o y (transversa ? dire??o real de propaga??o z), tratando assim as equa??es gerais dos campos el?tricos e magn?ticos em fun??es de Ey e Hy. Uma das vantagens desse m?todo ? a simplifica??o das equa??es de campo, pois a quantidade de equa??es ? menor devido os campos nas dire??es x e z ficarem em fun??o das componentes Ey e Hy. Ser? apresentado um breve estudo das principais teorias que explicam o fen?meno da supercondutividade. As teorias BCS, Equa??es de London e modelo dos Dois Fluidos ser?o as teorias que dar?o suporte a aplica??o dos supercondutores nas antenas microfita. A inclus?o do patch supercondutor ? feita utilizando-se a condi??o de contorno complexa resistiva. Este trabalho tem como objetivo a aplica??o do m?todo LTT ?s estruturas de microfita