Orientador: Attilio Jose Giarola / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-19T21:32:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Segatto_MarceloEduardoVieira_M.pdf: 3119301 bytes, checksum: bb5827df52147699ec74defb249d953c (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: A formulação das diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD), para a análise das características de propagação de estruturas bidimensionais e tridimensionais contendo materiais giroelétricos e dispersivos, é apresentada. Nesta formulação, o método FDTD é usado na solução numérica das equações rotacionais de Maxwell no domínio do tempo. Como resultado, o sistema de equações, diferenciais parciais formado pelas componentes dos campos elétrico e magnético é substituído por um sistema de equações de diferenças finitas que será resolvido iterativamente. A formulação foi desenvolvida para incluir materiais giroelétricos dispersivos (neste caso, um plasma magnetizado), com perfil de índice de refração variando arbitrariamente e limitados por paredes metálicas condutoras perfeitas. A variação percentual da freqüência de ressonância de uma cavidade, completamente preenchida com plasma, é calculada em função das freqüências do plasma e as características de dispersão, para estruturas envolvendo o guia retangular preenchido com plasma também são calculadas em função das freqüências do plasma. O desenvolvimento teórico foi usado para resolver problemas particulares e os resultados têm mostrado boa concordância com aqueles obtidos utilizando-se outros métodos. Resultados foram obtidos para algumas estruturas de guiamento de ondas, de grande interesse, particularmente no desenvolvimento de dispositivos utilizados em circuitos integrados de microondas / Abstract: A formulation of the finite difference method in the time domain, for analysis of the propagation characteristics of bidimensional and tridimensional structures, is presented. In this formulation, the finite difference in the time domain method is used for a numerical solution of Maxwell's equations in time domain. As result, the system of partial difference equations of the electric and magnectic field components is replaced by a system of finite difference equations that will be solved following an iterative procedure. The formulation was developed to include dispersive gyroelectric materials (in this case, magnetized plasma), with a refractive index profile varying arbitrarily, and limited by perfect1y conducting metal walls. The percent variation of the ressonant frequency of a cavity, completely filled with plasma, is calculated as a function of plasma frequency. Dispersion characterists are also calculated for a rectangular waveguide filled with plasma, as functions of the plasma frequency. The theorical development was used to solve particular problems and the results show a good agreement with those obtained using other methods. Results were also obtained for some waveguide structures, of particular interest in the development of microwave integrated circuits / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Attilio Jose Giarola / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-21T04:50:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Farias_RubemGoncalves_D.pdf: 4919440 bytes, checksum: b1de0f48bcc2c33d3a0d7ba634fc4899 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: A formulação para diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD), aplicada a plasma magnetizado segundo direção arbitrária, é desenvolvida para aplicação em dispositivos dielétricos em duas (2D-FDTD) e três dimensões (3D-FDTD). A ênfase é dada no processo de cálculo iterativo da convolução entre o campo elétrico e o tensor susceptibilidade elétrica do plasma magnetizado. Também, são propostos diversos tipos de dispositivos para propagação de sinais na banda milimétrica. O método é aplicado a estruturas controladas por plasma. Este plasma pode ser induzido por um feixe áptico sobre uma película semicondutora, depositada sobre o guia. Neste caso, as características de propagação do guia são controladas por um feixe áptico com energia apropriada. Esse plasma também pode ser estabelecido em semicondutor por dopagem. Neste tipo de dispositivo, o núcleo do guia é totalmente preenchido com plasma. Nesta opção, a propagação dos campos de RF é controlada por um campo magnetostático. Alguns dispositivos com guias singelos e acoplados são analisados. Observa-se então a possibilidade de controle efetivo de fase e acoplamento, assim como o controle na faixa de operação de modo único, notadamente nos guias opticamente controlados. Devido à carência de dados na literatura especializada, são estabelecidos critérios para discretização graduada e rigorismo nos testes de convergências propostos. Diversos tipos de dados são utilizados para essa finalidade. Obtém-se, então, uma espécie de perfil de discretização, o qual é aplicado aos demais dispositivos / Abstract: A finite-difference in the time domain (FDTD) formulation is developed for plasmas magnetized along an arbitrary direction and applicable to two dimensions (2D-FDTD) and to three dimensions (3D-FDTD) dielectric devices. Emphasis is given to the iterative calculation of the convolution between the electric field vector and the electric susceptibility tensor of the magnetized plasma. Various types of devices are also proposed for the propagation of signals in the millimeter-wave band. The method is applied to structures controlled by plasma. This plasma may be induced by an optical beam applied to a semiconductor layer deposited on the waveguide. In this case, the propagation characteristic of the waveguide is controlled by an optical beam with appropiate energy. This plasma may also also be introduced in the semiconductor by means of doping. For these devices the waveguide core is completely filled with plasma. With this option the propagation of the RF fields is controlled by a static magnetic field. Some devices with single and coupled waveguides are analyzed. The possibility of an effective control of phase and coupling, as well as the operating bandwidth with a single mode was examined, particularly with optically controlled waveguides. Due to the lack of data in the specialized literature, gradual discretization criteria and rigorous tests of convergence are proposed. Various types of data are used to accomplish this objective. As a result, a kind of discretization profile is obtained and is applied to the remaining devices / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-21T17:23:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MetodoDiferencasFinitas.pdf: 3779369 bytes, checksum: 428516d3d9e3d5e445fa15ec4b27cb81 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-22T18:23:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MetodoDiferencasFinitas.pdf: 3779369 bytes, checksum: 428516d3d9e3d5e445fa15ec4b27cb81 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T18:23:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MetodoDiferencasFinitas.pdf: 3779369 bytes, checksum: 428516d3d9e3d5e445fa15ec4b27cb81 (MD5) Previous issue date: 1996-02-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A formulação para diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD), aplicada a plasma magnetizado segundo direção arbitrária, é desenvolvida para aplicação em dispositivos dielétricos em duas (2D-FDTD) e três dimensões (3D-FDTD). A ênfase é dada no processo de cálculo iterativo da convolução entre o campo elétrico e o tensor susceptibilidade elétrica do plasma magnetizado. Também, são propostos diversos tipos de dispositivos para propagação de sinais na banda milimétrica. O método é aplicado a estruturas controladas por plasma. Este plasma pode ser induzido por um feixe áptico sobre uma película semicondutora, depositada sobre o guia. Neste caso, as características de propagação do guia são controladas por um feixe áptico com energia apropriada. Esse plasma também pode ser estabelecido em semicondutor por dopagem. Neste tipo de dispositivo, o núcleo do guia é totalmente preenchido com plasma. Nesta opção, a propagação dos campos de RF é controlada por um campo magnetostático. Alguns dispositivos com guias singelos e acoplados são analisados. Observa-se então a possibilidade de controle efetivo de fase e acoplamento, assim como o controle na faixa de operação de modo único, notadamente nos guias opticamente controlados. Devido à carência de dados na literatura especializada, são estabelecidos critérios para discretização graduada e rigorismo nos testes de convergências propostos. Diversos tipos de dados são utilizados para essa finalidade. Obtém-se, então, uma espécie de perfil de discretização, o qual é aplicado aos demais dispositivos. / A finite-difference in the time domain (FDTD) formulation is developed for plasmas magnetized along an arbitrary direction and applicable to two dimensions (2D-FDTD) and to three dimensions (3D-FDTD) dielectric devices. Emphasis is given to the iterative calculation of the convolution between the electric field vector and the electric susceptibility tensor of the magnetized plasma. Various types of devices are also proposed for the propagation of signals in the millimeter-wave band. The method is applied to structures controlled by plasma. This plasma may be induced by an optical beam applied to a semiconductor layer deposited on the waveguide. In this case, the propagation characteristic of the waveguide is controlled by an optical beam with appropiate energy. This plasma may also also be introduced in the semiconductor by means of doping. For these devices the waveguide core is completely filled with plasma. With this option the propagation of the RF fields is controlled by a static magnetic field. Some devices with single and coupled waveguides are analyzed. The possibility of an effective control of phase and coupling, as well as the operating bandwidth with a single mode was examined, particularly with optically controlled waveguides. Due to the lack of data in the specialized literature, gradual discretization criteria and rigorous tests of convergence are proposed. Various types of data are used to accomplish this objective. As a result, a kind of discretization profile is obtained and is applied to the remaining devices.

Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T08:10:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_CarlosHenriquedaSilva_M.pdf: 1752834 bytes, checksum: 8ed5b0902bb130762ff802db03187fbb (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Esse trabalho tem por objetivo desenvolver soluções computacionais de alto desempenho a um baixo custo, seguindo as propostas incentivadoras do Governo Federal para adoção de software livre. Essas soluções possibilitam simular, de maneira eficiente, os domínios computacionais de médio e grande porte utilizados no eletromagnetismo computacional. Os bons resultados obtidos nesse trabalho mostram a importância e eficiência da computação massivamente paralela utilizando cluster Beowulf para o processamento do método FDTD aplicado em estruturas complexas, porém a um baixo custo financeiro. O desempenho desse sistema ficou comprovado na realização de experimentos para analisar a SAR na cabeça humana e estudar os efeitos de estruturas metamateriais / Abstract: This work has as objective to develop high performance computational solutions to a low cost, following the stimulated proposals of the Federal Government for adoption of free software. They make possible to simulate, in efficient way, the computational domains of middle and high size useful on the computational electromagnetism. The good results gotten in these work showed the importance and efficiency of the massive parallel computation using the Beowulf cluster for the process the FDTD method applied on complex structures, however to a low financial cost. The performance of this system was proved in the realization of experiments to analyze the SAR on the human head and to study the effects of metamarial structures / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica