Nesta dissertação é estudada e proposta uma arquitetura voltada à geração de sons musicais através de técnicas da eletrônica digital. São apresentadas características dos sinais de áudio e descritas as técnicas de síntese de maior importância. É aplicada a técnica de síntese aditiva através do método "table lookup", onde propõe-se uma forma de interpolação rápida, por "hardware", para as amostras tabeladas. Com o uso de uma identidade trigonométrica são evitadas as operações de multiplicação no processamento das amostras do sinal. O desempenho da arquitetura proposta é simulado por computador.

Neste trabalho aborda-se a análise de redes de antenas de microlinha moldadas sobre superfícies cilíndricas utilizando-se o método da função de Green calculada no domínio da transformada de Fourier. Determina-se, inicialmente, um sistema de equações cuja solução fornece a função de Green transformada para a estrutura cilíndrica com M camadas dielétricas. Esse sistema, apresentado pela primeira vez na literatura, é composto de tal forma que estruturas contendo múltiplas superfícies condutoras podem ser analisadas, o que permite o modelamento de diversos tipos de antena de microlinha, incluindo aquelas com elementos parasitas e um ou mais superestratos. Resolve-se, em seguida, o sistema de equações obtido para dois casos particulares (M=! e M=2) determinando-se, assim, a função de Green transformada para a estrutura cilíndrica sem e com cobertura dielétrica. Obtém-se, ainda, expressões assintóticas para essas funções as quais são aplicadas à determinação dos campos distantes de alguns tipos de antena. A função de Green transformada para o caso M=2 e as expressões assintóticas também são apresentadas pela primeira vez. Para possibilitar o cálculo das impedâncias própria e mútua de redes de antenas de microlinha com cobertura dielétrica, alimentadas por provas coaxiais, determina-se, empregando-se a função de Green obtida para o caso M=2, um sistema de equações integrais cujas incógnitas são as distribuições de corrente das antenas da rede e que é solucionado através da aplicação do método dos momentos. Desenvolve-se expressões gerais para o cálculo das grandezas generalizadas do método dos momentos e aplica-se, como exemplo, a formulação obtida ao cálculo das impedâncias própria e mútua de duas antenas do tipo "wraparound". Os resultados obtidos são novos na literatura técnica. Determina-se, em seguida, o campo elétrico irradiado pela rede e analisa-se, através de um exemplo, o efeito da cobertura dielétrica no diagrama de irradiação e o efeito do acoplamento mútuo. Como o tipo de antena enfocado neste trabalho possui grande utilização em veículos aeroespaciais e em outras aplicações com requisitos de sistema bastante estringentes, aborda-se, na parte final do trabalho, o problema da interligação da antena de microlinha com as demais partes do sistema. Propõe-se a utilização de um enlace óptico e apresenta-se um modelo simples a partir do qual características relevantes, como a atenuação do enlace e a relação sinal-ruído, podem ser determinadas. Descreve-se a metodologia utilizada para a caracterização dos dispositivos optoeletrônicos necessários, os detalhes construtivos e os resultados dos testes de um protótipo do enlace óptico projetado de acordo com o modelo proposto.

Neste trabalho apresenta-se um sistema de processamento de imagens que procura solucionar duas das dificuldades no uso de tais sistemas: o alto custo do hardware para visualização de imagens e a complexidade das tarefas de processamento de imagens, que implicam na necessidade de se ter especialistas para cada tarefa existente. Para resolver o primeiro dos problemas mencionados, o sistema usa, como memória de imagem para visualização, placas de vídeo conhecidas como "super VGA" para baixar o custo do equipamento. Para facilitar o uso dos aplicativos do sistema, o sistema faz uso de técnicas de inteligência artificial na forma de sistemas especialistas tutores para as diversas aplicações

Esta tese apresenta a proposta e implementação de um algoritmo para o ajuste otimizado de redes de microondas. O algoritmo é desenvolvido a partir da análise da sensibilidade do desempenho da rede com relação aos elementos ajustáveis e dispensa a utilização de qualquer tipo de modelo da rede. Um sistema de equações obtido para o ajuste necessário, é resolvido pelo método de otimização de Gauss-Newton e a implementação da solução é realizada através da quantificação do ajuste individual de cada elemento.Esta quantificação é feita em termos do valor do erro a ser atingido, o que torna desnecessário a calibração prévia dos elementos ajustáveis. A eficiência do método proposto e sua superioridade sobre o ajuste intuitivo é prevista por simulação numérica e comprovada experimentalmente. Diversos filtros de microondas são ajustados de acordo com resultados apresentados comprovam a aplicabilidade do método mesmo para o ajuste preciso de redes relativamente complexas, com muitos elementos ajustáveis, onde o sucesso do ajuste intuitivo incorre, em geral, em custos elevados, além de depender da extrema habilidade do operador. O algoritmo é implementado em microcomputador, na forma de uma subrotina acessável por um programa de controle do equipamento de medida do desempenho da rede. Considerando se os resultados apresentados e os modestos recursos de software necessários, é possível prever uma considerável redução de custos, em decorrência da utilização deste sistema na linha de produção de redes cujo ajuste é difícil. A aplicabilidade do método proposto não se limita ao ajuste de redes de microondas. Pelo contrário, a generalidade de sua formulação sugere uma aplicação para o ajuste de outras redes ou sistemas quaisquer onde o ajuste é conhecidamente demorado ou difícil, ou ainda onde a calibração exata dos elementos ajustáveis seja incovenientes ou impossível de ser realizada.

A representação da arquitetura através da perspectiva, plantas, cortes e fachadas não são suficientes para mostrar sua essência, onde o ser humano, como parte integrante, age e a modifica ao longo do tempo. Os recursos de computação gráfica, realidade virtual e descrição semântica possuem potencial para retratar outras essências da arquitetura, como as relações temporais e a agregação de valores sociais, econômicos, culturais, históricos, dentre outros. Este trabalho apresenta um modelo de representação espaço-temporal em reconstruções tridimensionais de espaços arquitetônicos, onde o usuário pode explorar os ambientes virtuais através do espaço e do tempo, e visualizar anotações textuais complementares, estendendo a realidade da cena observada. O objetivo foi investigar a representação da dimensão temporal e as atualizações dos elementos gráficos de acordo com o tempo em cenários que retratam reconstruções digitais tridimensionais de espaços arquitetônicos. Para gerenciar as atualizações das cenas nos seus diferentes momentos incorporou-se semântica aos elementos gráficos. Uma ontologia, no domínio da arquitetura, foi associada ao modelo tridimensional para descrever as relações temporais utilizadas nestas transições. A mesma ontologia fornece informações para as anotações textuais complementares à representação gráfica. O modelo tridimensional utilizou-se de recursos de reuso de elementos gráficos e semânticos visando à otimização do desempenho gráfico na renderização das cenas. Para testar a viabilidade do modelo foi elaborada uma aplicação que representa tridimensionalmente um espaço reduzido do Edifício Mackenzie e que serviu de prova do conceito. Devido a sua modularidade e flexibilidade, o modelo tridimensional permite acréscimo de períodos e objetos semânticos e a ontologia permite a descrição de outros espaços arquitetônicos, podendo integrar-se a outras representações tridimensionais tornando o ambiente vivo para retratar outras situações. A associação com a ontologia tem como potencial o uso por mecanismos de busca retornando ambientes tridimensionais que representem espaços arquitetônicos. O modelo pode ser utilizado como alternativa virtual à documentação e catalogação de patrimônio arquitetônico na preservação de sua memória. Acredita-se que as representações espaço-temporais em reconstruções digitais abram possibilidades de experimentação de outras formas de interação e do retrato de outras dimensões da arquitetura.

Esse trabalho apresenta o estudo e a implementação da modulação codificada em treliça multidimensional 4D-8PSK TCM, recomendada pelo Consultative Committee for Space Data System (CCSDS) para canais de alta taxa de bits em missões de Serviço de Exploração da Terra por Satélite (Earth Exploration Satellites Service - EESS). O principal conceito decorre de que, através da codificação em treliça aplicada a um conjunto de sinal expandido (em relação ao QPSK não codificado), ambas as eficiências em potência e banda são atingidas, considerando um canal linear e ruído aditivo gaussiano branco (Additive White Gaussian Noise - AWGN). Entretanto, admitindo-se que o desempenho de um sistema de comunicação é sempre degradado por imperfeições (impairments) provindas de suas diferentes partes, a margem requerida para o enlace devido a essas deve ser criteriosamente estimada. Escolhendo uma dentre as principais imperfeições, o desempenho dessa modulação em canal não linear é analisado por simulação, utilizando um amplificador à válvula de ondas progressivas (Travelling Wave Tube Amplifier - TWTA) real para o modelamento das distorções AM/AM e AM/PM. Os resultados são avaliados por meio de comparações com outras modulações comuns para aplicação em EESS, enfatizando o impacto na taxa de erro de bit e no fenômeno conhecido como Spectral Regrowth. Observa-se um aumento da margem do enlace em torno de 3 dB em relação às modulações antipodais, para canal linear, e uma degradação de 0,25 dB devido às distorções não lineares, considerando uma taxa de erro de bit de 10-5.

Sabendo que os sistemas digitais modernos têm evoluído rapidamente nas últimas décadas e que tal fato levou á sistemas mais rápidos, com grande capacidade de memória, e cada vez menores e mais leves, um dos maiores problemas enfrentados neste processo de evolução é a busca por projetos que consumam baixa potência. Este trabalho apresenta o resultado de um estudo que visa reduzir a potência dissipada em sistemas digitais, aplicando para isso a técnica do Particionamento da Máquina de Estado Finito. Para tanto, utiliza-se de um software desenvolvido especificamente para este fim e que utiliza o cálculo da probabilidade de transição de estados, associado ao emprego de um algoritmo de busca de solução com base no algoritmo Genético. Resultados mostram que, através da utilização da ferramenta apresentada, e dependendo do número de partições realizadas, consegue-se uma redução de consumo de potência na ordem de 50% para algumas Máquinas de Estado Finito, sendo que em alguns casos este valor pode ser superado, demonstrando assim sua eficácia no projeto de sistemas digitais.

Controladores assíncronos Modo Burst Estendido (MBE) são importantes no projeto de sistemas digitais heterogêneos. Dois passos importantes na síntese lógica dos controladores MBE são os de minimização e assinalamento de estados. No paradigma assíncrono, estes passos, além de encontrarem o melhor assinalamento de estados, que é importante na redução da área de silício, devem atender aos requisitos de corrida crítica e evitarem hazard lógico na etapa de minimização lógica. Como essas etapas são do tipo NP-completo, a solução proposta pela ferramenta 3D, está limitada a especificações de pequeno e médio porte, no caso a especificação MBE. Neste trabalho, propõe-se uma ferramenta chamada SAGAAs que soluciona essas duas etapas. O método SAGAAs (State Assignment using Genetic Algorithm for Asynchronous circuits) trata essas duas etapas utilizando a técnica de busca e otimização estocástica chamada de Algoritmo Genético (AG). O método SAGAAs, permite a realização de assinalamento de estados para especificações MBE de grande porte e foi aplicado a um conjunto de benchmarks. Quando comparada com a ferramenta 3D, a ferramenta SAGAAs voltada para Máquinas de Huffman com Saída Realimentada (MHSR) apresenta bons resultados: no número de variáveis de estados inseridas houve uma redução de 12,00\%; na área houve uma redução de 15,28\% de produtos e uma redução de 14,73\% de literais; no número de chaveamento das variáveis de estados houve uma redução de 30,38\%. Este trabalho mostra a viabilidade do AG na solução das duas etapas da síntese lógica como também satisfaz as restrições de corrida crítica e hazard lógico. Esta tese também propõe um método para minimização e assinalamento de estados para especificações MBE, que é voltada para Máquinas de Huffman (MH). Este método está incorporado na ferramenta SAGAAs e o autor desconhece a existência de uma ferramenta para a especificação MBE na arquitetura MH.

Uma forma de se possibilitar a aplicação em tempo real de técnicas de controle preditivo robusto (RMPC) em processos de dinâmica rápida de utilizar uma formulação que designa parte do esforço computacional para processos off-line. No caso do RMPC tratado neste trabalho a estratégia se vale do conceito de particionar o espaço de estados através de elipsoides invariantes assintoticamente estáveis para gerar uma sequência de matrizes de ganho de realimentação de modo off-line através de desigualdade matriciais lineares. Essas partições podem ser determinadas off-line e, assim, reduz-se o custo computacional necessário para execução em tempo real. Neste trabalho, apresenta-se um método para a obtenção de uma partição otimizada do espaço de estados que satisfaça estas condições necessárias para a utilização dessa estratégia off-line. O método é baseado no conceito de meta-heurísticas, mais especificamente em algoritmos genéticos, e busca garantir que a partição atenda as condições impostas ao mesmo tempo em que minimiza o custo da lei de controle. Sua utilização possibilitou a aplicação bem sucedida de uma lei de controle robusta em um estudo de caso envolvendo um helicóptero de bancada de três graus de liberdade.

Grades de Bragg em fibras ópticas vêm sendo bastante utilizadas nas áreas de telecomunicações e sensores. Na área de sensores, elas servem para medir grandezas como deformação e temperatura. Uma das vantagens da utilização de grades de Bragg em sensores a fibra óptica é que estas grandezas alteram o comprimento de onda do pico de refletividade e não o nível de potência do elemento sensor, fazendo com que o sensor a grade de Bragg seja menos sujeito à variação da potência da fonte e degradação dos componentes.Uma forma de se detectar a variação do comprimento de onda da grade é através de um analisador de espectro óptico. Entretanto, essa solução não é muita prática para testes de campo com esses sensores. Uma forma mais adequada de se medir esse parâmetro é através do uso dos chamados Interrogadores de sensores a grade de Bragg. Esses Interrogadores transformam variações de comprimento de onda em variações de amplitude, facilmente detectadas através de um fotodetector. Dois tipos de Interrogadores foram analisados e estudados experimentalmente nesta tese: o interrogador a filtro casado (IFC) e o interrogador a filme fino (IFF). Suas características principais são apresentadas nesta tese e o desempenho de cada um deles é analisado. O Interrogador a filtro casado apresentou um desempenho melhor do que aquele baseado em filme fino, mas com a desvantagem de requerer muitos componentes para sistemas com um número grande de sensores.