É muito comum hoje em dia a conversa entre duas pessoas que usam como meio de comunicação seus computadores, os quais, na maioria das vezes, possuem minicâmeras acopladas, possibilitando que os interlocutores se vejam e tornando o contato mais próximo. Esta aplicação é chamada de videoconferência e teve seu uso difundido, principalmente, pela evolução da Internet. Entretanto, a transmissão de dados de vídeo via rede é um trabalho pesado e pode gerar, por exemplo, a falta de sincronia entre imagem e som que é causada pela demora na transmissão das imagens devido ao tamanho de cada arquivo. Para minimizar este efeitos a solução encontrada foi a utilização de técnicas de compactação de vídeo para diminuir o tamanho do conteúdo a ser enviado e consequentemente o tempo envolvido nesta transmissão. Na década de 80 surgiu uma técnica de compressão cuja promessa era conseguir uma taxa de compactação jamais alcançada e que por este motivo seria ideal para vídeoconferências. Esta técnica foi chamada de Codificação Baseada em Modelos. Este trabalho aplica a Codificação de Vídeo Baseada em Modelos no reconhecimento de imagens compostas de cabeça e ombro de videoconferencistas. O objetivo principal é a identificação e reconhecimento de algumas características faciais: olhos, narinas, boca e também da cabeça e face onde estes elementos estão. Os dados obtidos são utilizados na adaptação de alguns parâmetros de um modelo wire-frame de face chamado Candide. O resultado é a verificação da possibilidade de uso da Codificação Baseada em Modelos em vídeoconferências e a proposta de solução de um problema nem sempre resolvido na literatura: a localização inicial das características faciais acima citadas.

Este trabalho investiga pela primeira vez o crescimento epitaxial por MBE - Molecular Beam Epitaxy - e análise in-situ com RHEED - Reflection High Energy Electron Diffraction - de compostos IV-VI diretamente sobre silício. Exceto por alguns poucos e incompletos trabalhos anteriores, esta estrutura é praticamente desconhecida. Estas heteroestruturas necessitam ainda de uma investigação mais ampla e detalhada dos aspectos físico-químicos da interface, para sua otimização. Devido ao elevado descasamento dos parâmetros de rede, as estruturas apresentam vários aspectos interessantes para investigação em heteroepitaxia e heterojunções. Um modelo qualitativo foi proposto para explicar algumas observações experimentais originais quanto à morfologia do crescimento epitaxial. A integração de materiais sensíveis ao infravermelho, diretamente com o silício, tem grande importância tecnológica para aplicações em dispositivos. Até o presente, esta integração tem sido obtida com o uso de camadas intermediárias de CaF2 e BaF2, que permitem acomodar as diferenças entre os parâmetros de rede do PbTe e do Si. O crescimento direto do PbTe sobre o Si(100) simplifica o processo e abre novas perspectivas para a engenharia de heteroestruturas e dispositivos, permitindo a redução de custos e conferindo maior flexibilidade ao sistema. Esforços neste sentido têm sido feitos com compostos II-IV sobre Si, cuja diferença dos parâmetros de rede é ainda maior que aquela entre o PbTe e o Si. O silício poroso também tem se mostrado um material com propriedades bastante interessantes e, sua utilização como substrato para o PbTe pode ser vantajosa no que diz respeito à relaxação de tensões. Neste trabalho mostra-se que o sistema PbTe/Si(100) é funcional como detector para o infravermelho e suas características são aqui apresentadas e discutidas.

Atualmente, o software embarcado vem sendo utilizado, principalmente e cada vez mais, para o controle e/ou monitoração de sistemas nas áreas aeroespacial, médica, nuclear, automotiva e de automação industrial. Um problema que tem sido verificado nesses sistemas e que tem causado especial interesse da comunidade científica é a ocorrência de inversões de bits, devidas principalmente à incidência de radiação eletromagnética e/ou partículas radioativas sobre componentes digitais de hardware que fazem parte dos computadores embarcados. Sob o ponto de vista da segurança, as inversões de bits constituem um problema que pode vir a alterar o comportamento do software embarcado de modo a levá-lo a estados perigosos, em conseqüências que podem chegar até à falha catastrófica do sistema. As soluções mais comuns atualmente adotadas utilizam diferentes enfoques. Algumas visam evitar que inversões de bits ocorram, outras visam compensar ou amenizar os efeitos das inversões de bits e outras visam detectar e/ou corrigir inversões de bits. Procurando, então, complementar as soluções já existentes, a busca de soluções alternativas para reduzir os perigos causados pela ocorrência de inversões de bits constituiu-se no principal fator motivador da pesquisa realizada. Assim sendo, este trabalho tem o objetivo de apresentar o desenvolvimento de uma metodologia para a redução dos efeitos perigosos de inversões de bits em sistemas críticos que utilizam conversores digitais-analógicos.

A compressão de dados é uma ferramenta importante para o armazenamento e a transmissão da informção. Dentro do domínio da imagem digital, uma técnica nova de codificação chamada de Codificação Fractal despertou muito interesse nos último dez anos. O princípio derivado da codificação da imagem por fractal consiste em encontrar uma regra de constução que produza uma imagem fractal, que se aproxime da imagem original. A proposta desta tese consiste em duas partes. A primeira deve rever a codificação imagem por fractal baseada em ações de transformação interativas. Inicialmente, a base teórica é esboçada. O centro desta base teórica é o teorema de mapeamento contrativo e as propriedades matemáticas do Sistema de Função Interativa (IFS). Além disso, o algoritmo fractal clássico de compressão e suas alternativas, incluindo vários métodos de partição da imagem, procurando a estratégia e a classificação do bloco de domínio também são revistas. A segunda parte deve desenvolver um método novo, chamado Codificação Hierárquica de Blocos para comprimir as imagens coloridas, baseado na Codificação Fractal (HCBC). Este método transforma os três planos de cores de uma imagem colorida para uma imagem de um plano de cor através da extração das correlações entre os três planos de cores da imagem original. Ele divide hierarquicamente os três planos de cores em blocos homogêneos. Cada bloco é representado pelo valor médio dos coeficientes tricromáticos dos pixels, e uma imagem composta por um plano de cor comprimida pela codificação fractal. A reconstrução é feita pelo algoritmo de codificaçãp fractal com os valores médios associados a cada bloco. Para decodificar inteiramente a imagem colorida reconstruí-se pelo algoritmo de codificação fractal e pelos valores médios do coeficiente tricromáticos obtida pelo HCBC. Comparado com o método de codificação fractal de três-componentes separados, o método proposto consegue o mesmo nível da qualidade de reconstrução, mas, o que é mais importante, com uma maior taxa de compressão e um menor tempo de compressão.

O magnetômetro fluxgate tem importante papel na detecção, medida e investigação do campo magnético da Terra. Prospecção mineral, testes não destrutivos de materiais, avaliação das interferências nos enlaces de radiocomunicação, controle de atitude de aeronaves, são alguns das suas atuais utilizações. Os magnetômetros de núcleo saturado ou "fluxgate magnetometer", São dispositivos que medem a magnitude e direção de campos magnéticos, estáticos ou alternados, e seu funcionamento baseia-se na propriedade de saturação de ligas magnéticas moles, que possibilitam o chaveamento do fluxo magnético, devido a variação da permeabilidade magnética da liga usada como núcleo. Dificuldades na aquisição deste dispositivo são encontradas pelos usuários devido à restrição imposta pelos países que detêm essa tecnologia, pelo seu potencial uso em aplicações militares. O domínio dessa tecnologia a disponibilizaria à todas essas aplicações. Neste trabalho apresenta-se o projeto, constução e avaliação de um magnetômetro fluxgate para fins de pesquisas espaciais. Fez-se um estudo de várias configurações de magnetômetros, sendo optado pelo "magnetômetro de segundo harmônico realimentado". Simulações em Matlab mostraram as variações das amplitudes dos harmônicos pares da freqüência de excitação presentes no sinal de saída, com as variações do campo magnético. O ótimo desempenho encontrado nos testes do magnetômetro em laboratório e em campo, indica sua aplicabilidade em pesquisas geomagnéticas e em exploração mineral, além de, com uma versão um pouco mais simples, ser usado como instrumento para o controle de atitude de foguetes e satélites. A faxi de medida desse magnetômetro é de mais ou menos 1nT a mais ou menos 5000 nT, e sua sensibilidade em torno de 100uV/nT em toda a faixa de medida.

Apresenta-se neste trabalho um modelo dinâmico para a análise de estruturas quirais multicamadas. Utilizando o formalismo de Fourier, que encaminha o problema para o domínio espectral, expressões simples e compactas para os campos eletromagnéticos transformados, no espaço livre e nas camadas quirais, são determinadas considerando-se a estrutura como um problema de contorno onde as densidades superficiais de corrente elétrica são as fontes virtuais desses campos. Expressões assintóticas para os campos distantes também são determinadas. Características de irradiação de dipolos impressos em estruturas com um e com duas camadas quirais são analisadas. Efeitos da quiralidade sobre essas características são discutidos. Destacam-se os fenômenos relacionados com a rotação e a deformação dos diagramas para campos distantes. Modos de propagação em guias planares com substratos quirais são analisados detalhadamente. Atenção especial é dedicada ao comportamento das componentes dos campos eletromagnéticos nas proximidades do plano de terrra e da interace entre o substrato quiral e o espaço livre. Campos próximos excitados por dipolos impressos também são discutidos. Integrais de Sommerfeld são calculadas numericamente para a obtenção dos campos no domínio espacial. O comportamento peculiar da componente do campo magnético perpendicular às intefaces da estrutura é analisado. Para o caso particular de uma antena de microfita retangular com substrato quiral, alimentada por uma prova coaxial, são estabelecidas as equações integrais para o cálculo, via método dos momentos, de sua impedância de entrada. A escolha do tipo e do número de funções base é realizada criteriosamente. Como resultado, nota-se que a quiralidade não afeta substancialmente a forma da impedância de entrada. Entretanto, o seu aumento provoca um decréscimo na freqüência de ressonância de antena com poralização linear e na freqüência na qual a razão axial de antenas circularmente polarizadas é ótima. Tal fenômeno éparticularmente importante para antenas eletricamente finas.

Neste trabalho é feito um estudo dos métodos de telemetria aplicados a curtas distâncias. É particularmente discutido o problema para o caso de testes em estruturas de lançadores de satélite e seus componentes. Os sistemas a serem testados e parte do equipamento de teste não podem estar em contato físico com o equipamento de controle e coleta de dados do teste. Em seguida, é feita uma análise das características de uma cadeia de medição, sendo proposto um sistema de aquisição de dados e controle baseado em telemetria óptica, com uma análise de cada parte que compõe o sistema, demonstrando-se a adequação de tal sistema à solução do problema. Finalmente apresenta-se uma implementação para a utilização em uma mesa de ensaios rotativos da seção de ensaios dinâmicos do Instituto de Aeronáutica e Espaço.

Abordam-se aqui alternativas que visam tanto a melhoria na eficiência , quanto o aumento na produção de ozônio por meio de células com barreira dielétrica e geometria cilíndrica. O ozônio é gerado por meio de microdescargas que ocorrem no interior das células apresentadas, utilizando-se o oxigênio como matéria prima. Mostra-se que para uma relação ótima na geração de ozônio exige-se um estreito compromisso entre vários parâmetros. Outro ponto importante estudado neste trabalho foi que este provou a possibilidade de utilizar-se óleo como dielétrico para células geradoras de ozônio, utilizando-se o óleo ao mesmo tempo como fluído refrigerante. A fonte de alta tensão necessária para o funcionamento do sistema utilizou-se de um transformador do tipo "flyback".

Em virtude do crescente aumento no volume de trafego aéreo mundial e da saturação iminente dos sistemas atuais, as tecnologias CNS/ATM (Comunicação, Navegação e Vigilância/ Gerenciamento de Tráfego Aéreo) surgem como soluções para o futuro da aviação civil. Este trabalho apresenta o estudo e simulação do VDLM2 (enlace digital de dados em VHF modo 2). Esse tipo de enlace foi escolhido como padrão para comunicação a curta distância (inferior a 200 milhas náuticas, aproximadamente 370 km) no CNS/ ATM. Elaborou-se um modelo, utilizando a ferramenta de simulação Matlab, para o estudo dos fenômenos que representam as camadas 1 e 2 (do modelo OSI/ ISO para redes) tais como: codificação diferencial, modulação, taxa de bits, canal, controle de acesso ao meio, serviços de enlace, entidades gerenciadoras do enlace e parâmetros de desempenho.Além disso, esse trabalho foi baseado nas diversas normas internacionais que regem o sistema VDLM2 e o CNS/ ATM, tais como ICAO, Eurocontrol, Arinc e RTCA.

Na tese apresenta-se a aplicação da Abordagem de Domínio Espectral para o estudo de moduladores eletroópticos integrados com substratos estratificados. As configurações dos moduladores utilizam estruturas de microondas do tipo ondas caminhantes, com seção transversal limitada por paredes condutoras. Os substratos são constituídos por material eletroóptico e camadas dielétricas isotrópicas. A rede de eletrodos planos, utilizada para configurar o campo de modulação, é posicionada em uma interface apropriada do substrato estratificado, e os guias ópticos do tipo canal, estão localizados na camada eletroóptica. A modelagem da interação eletroóptica, para um modulador faixa larga, deve levar em consideração as características de propagação do sinal óptico e do campo elétrico de modulação. Para os guias ópticos obtém-se uma representação análitica para o campo óptico, aplicando-se hipóteses simplificadoras. Por outro lado, o estudo do campo elétrico de modulação, levando-se em consideração os efeitos de dielétricos em multicamadas, da rede de eletrodos com assimetria geométrica e da blindagem elétrica, é realizado através do método de Abordagem de Domínio Espectral. A formulação desenvolvida é aplicada para moduladores com substratos cujos eixos cristalinos são orientados arbitrariamente em relação aos geométricos. Contudo, ênfase especial especial é dedicada aos moduladores que utilizam CPS e CPW com substratos de LiNbO3 ou LiTaO3, com cortes -Z ou -X e buffer-layer de SiO2, por apresentarem grande importância prática. Para moduladores com multi eletrodos, que utilizam um modo de propagação dominante quase-TEM, é apresentado um modelo fundamentado na representação do sinal de modulação através de uma linha de transmissão equivalente. Leva-se em consideração os efeitos do descasamento entre as velocidades dos sinais óptico e de modulação, e os coeficientes de reflexão nas estremidades dos eletrodos. A largura de faixa e a tensão de meia-onda de moduladores são discutidas em detalhes para diversas configurações de interesse prático.