Sistemas de geração distribuída conectados à rede devem atender as especificações técnicas de conexão no que tange à injeção de corrente harmônica na rede elétrica. No intuito de satisfazer tais requerimentos de rede, filtros passivos são utilizados para interfacear o inversor fotovoltaico e a rede. Essa dissertação compara a resposta característica do tradicional filtro indutivo (filtro L) com o filtro Indutivo-Capacitivo-Indutivo (filtro LCL). É mostrado que o aumento da indutância permite uma supressão suficiente do ripple de corrente proveniente da frequência de chaveamento do inversor. O filtro LCL no entanto, proporciona uma melhor atenuação harmônica, o que permite reduzir o tamanho do filtro. A grande desvantagem do filtro LCL é sua impedância, que é caracterizada por um pico de ressonância próximo da frequência de corte do filtro, a qual deve ser amortecida para evitar a instabilidade. Técnicas passivas e ativas podem ser utilizadas para amortecer a ressonância do filtro LCL. Para abordar estas questões, esta dissertação apresenta uma comparação do controle de corrente do inversor trifásico conectado à rede com filtro L e com filtro LCL, discutindo a utilização de amortecimento passivo e ativo para diferentes regiões de frequência de ressonância. A partir dos modelos matemáticos, desenvolveu-se uma metodologia de projeto dos controladores e o comportamento dinâmico do sistema operando em malha fechada foi investigado. Para validar os estudos desenvolvidos ao longo desse trabalho, resultados experimentais são apresentados utilizando uma plataforma experimental trifásica de 5kW. Os principais componentes e suas funções são discutidas no decorrer do trabalho. Resultados experimentais são obtidos para verificar as análises teóricas e ilustrar o desempenho do inversor trifásico fotovoltaico conectado à rede elétrica com filtro L e filtro LCL. É mostrado que a frequência de ressonância e a frequência de amostragem do sistema podem ser relacionadas de maneira a se calcular uma frequência crítica, abaixo da qual é essencial realizar o amortecimento do filtro LCL. Ainda, os resultados experimentais mostram que o amortecimento ativo por resistor virtual, embora apresente um desenvolvimento simples, é eficaz para amortecer a ressonância do filtro LCL e permitir que o sistema opere estável dentro dos parâmetros pré-determinados. / Distributed generation systems must fulfill standards specifications of current harmonics injected to the grid. In order to satisfy these grid requirements, passive filters are connected between inverter and grid. This work compares the characteristic response of the traditional inductive (L) filter with the inductive-capacitive-inductive (LCL) filter. It is shown that increasing the inductance L leads to a good ripple current suppression around the inverter switching frequency. The LCL filter provides better harmonic attenuation and reduces the filter size. The main drawback is the LCL filter impedance, which is characterized by a typical resonance peak, which must be damped to avoid instability. Passive or active techniques can be used to damp the LCL resonance. To address this issue, this dissertation presents a comparison of current control for PV grid-tied inverters with L filter and LCL filter and also discuss the use of active and passive damping for different regions of resonance frequency. From the mathematical models, a design methodology of the controllers was developed and the dynamic behavior of the system operating in closed loop was investigated. To validate the studies developed during this work, experimental results are presented using a three-phase 5kW experimental platform. The main components and their functions are discussed in this work. Experimental results are given to support the theoretical analysis and to illustrate the performance of grid-connected PV inverter system. It is shown that the resonant frequency of the system, and sampling frequency can be associated in order to calculate a critical frequency, below which is essential to perform the damping of the LCL filter. Also, the experimental results show that the active buffer per virtual resistor, although with a simple development, is effective to damp the resonance of the LCL filter and allow the system to operate stable within predetermined parameters.

Sistemas de geração distribuída conectados à rede devem atender as especificações técnicas de conexão no que tange à injeção de corrente harmônica na rede elétrica. No intuito de satisfazer tais requerimentos de rede, filtros passivos são utilizados para interfacear o inversor fotovoltaico e a rede. Essa dissertação compara a resposta característica do tradicional filtro indutivo (filtro L) com o filtro Indutivo-Capacitivo-Indutivo (filtro LCL). É mostrado que o aumento da indutância permite uma supressão suficiente do ripple de corrente proveniente da frequência de chaveamento do inversor. O filtro LCL no entanto, proporciona uma melhor atenuação harmônica, o que permite reduzir o tamanho do filtro. A grande desvantagem do filtro LCL é sua impedância, que é caracterizada por um pico de ressonância próximo da frequência de corte do filtro, a qual deve ser amortecida para evitar a instabilidade. Técnicas passivas e ativas podem ser utilizadas para amortecer a ressonância do filtro LCL. Para abordar estas questões, esta dissertação apresenta uma comparação do controle de corrente do inversor trifásico conectado à rede com filtro L e com filtro LCL, discutindo a utilização de amortecimento passivo e ativo para diferentes regiões de frequência de ressonância. A partir dos modelos matemáticos, desenvolveu-se uma metodologia de projeto dos controladores e o comportamento dinâmico do sistema operando em malha fechada foi investigado. Para validar os estudos desenvolvidos ao longo desse trabalho, resultados experimentais são apresentados utilizando uma plataforma experimental trifásica de 5kW. Os principais componentes e suas funções são discutidas no decorrer do trabalho. Resultados experimentais são obtidos para verificar as análises teóricas e ilustrar o desempenho do inversor trifásico fotovoltaico conectado à rede elétrica com filtro L e filtro LCL. É mostrado que a frequência de ressonância e a frequência de amostragem do sistema podem ser relacionadas de maneira a se calcular uma frequência crítica, abaixo da qual é essencial realizar o amortecimento do filtro LCL. Ainda, os resultados experimentais mostram que o amortecimento ativo por resistor virtual, embora apresente um desenvolvimento simples, é eficaz para amortecer a ressonância do filtro LCL e permitir que o sistema opere estável dentro dos parâmetros pré-determinados. / Distributed generation systems must fulfill standards specifications of current harmonics injected to the grid. In order to satisfy these grid requirements, passive filters are connected between inverter and grid. This work compares the characteristic response of the traditional inductive (L) filter with the inductive-capacitive-inductive (LCL) filter. It is shown that increasing the inductance L leads to a good ripple current suppression around the inverter switching frequency. The LCL filter provides better harmonic attenuation and reduces the filter size. The main drawback is the LCL filter impedance, which is characterized by a typical resonance peak, which must be damped to avoid instability. Passive or active techniques can be used to damp the LCL resonance. To address this issue, this dissertation presents a comparison of current control for PV grid-tied inverters with L filter and LCL filter and also discuss the use of active and passive damping for different regions of resonance frequency. From the mathematical models, a design methodology of the controllers was developed and the dynamic behavior of the system operating in closed loop was investigated. To validate the studies developed during this work, experimental results are presented using a three-phase 5kW experimental platform. The main components and their functions are discussed in this work. Experimental results are given to support the theoretical analysis and to illustrate the performance of grid-connected PV inverter system. It is shown that the resonant frequency of the system, and sampling frequency can be associated in order to calculate a critical frequency, below which is essential to perform the damping of the LCL filter. Also, the experimental results show that the active buffer per virtual resistor, although with a simple development, is effective to damp the resonance of the LCL filter and allow the system to operate stable within predetermined parameters.

Orientador: Luiz Carlos Kretly / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T08:18:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Atanazio_PauloFilipeBraghetto_M.pdf: 6727187 bytes, checksum: 90bbbbf904ffcce6757eeaeefe4abd96 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O propósito deste trabalho é, a partir dos conceitos de linhas de transmissão, teoria de filtros e o conhecimento pioneiro deste grupo acerca das chaves MEMS de RF, propor duas aplicações reais baseadas nesta estrutura singular: um deslocador de fase e um filtro sintonizável na faixa de 0,1-35GHz e banda Ku (12,4-18GHz) respectivamente. Uma abordagem puramente eletromecânica é realizada na etapa inicial, observando a tensão de ativação da chave para diferentes formas estruturais, desmistificando a histerese mecânica, fenômeno intrínseco a este tipo de dispositivo. Na segunda fase do trabalho é feito um detalhamento do comportamento eletromagnético da chave MEMS, explorando fortemente a extração dos parâmetros elétricos e sua inserção em outros circuitos. Por fim, a implementação do filtro sintonizável e do deslocador de fase realizouse baseada nos conceitos de DMTL - Distributed MEMS Trasmission Lines - onde tanto a seleção da frequência central de passagem do filtro, quanto o comprimento elétrico total do deslocador são controladas pela capacitância variável da chave MEMS, de acordo com uma tensão de controle DC aplicada. / Abstract: The purpose of this work is, based on transmission line concepts, filter theory and the pioneer knowledge of this group about RF MEMS Switches, propose two physical applications employing this singular structure: a phase shifter and a tunable filter at 0.1 - 35GHz range and Ku band respectively. A purely electromechanical approach is done at the initial step, observing the switch pull-in voltages for several structural geometries, demystifying the mechanical hysteresis, intrinsic phenomena of this kind of device. On the second phase of the work, the MEMS switch electromagnetic behavior is detailed, strongly exploring the electrical parameters extraction and its application on other types of circuits. Finally, the tunable filter and phase shifter are implemented through DMTL - Distributed MEMS Transmission Lines - concepts, where frequency selection and the amount of phase shifting are controlled by the variable switch capacitance according to the applied DC control voltage. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Luiz Carlos Kretly / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T03:22:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_Eduardo_M.pdf: 14948633 bytes, checksum: 63579d1a8844e33a2c577a9aed963b41 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho tem como escopo o projeto e implementação de indutores ativos em tecnologia CMOS para operação em sistemas de rádio freqüência. A grande área demandada por indutores passivos integrados, bem como a sua baixa indutância e baixo fator de qualidade associados, apresentam-se como um dos maiores limitantes no projeto de circuitos integrados aplicados às comunicações. Como alternativa, indutores ativos integrados têm sido propostos. O uso de topologias de circuitos que emulam o efeito do indutor passivo convencional torna-se atraente ao passo que o grau de compactação e seletividade podem ser obtidos. Quatro topologias distintas de indutores ativos integrados são abordadas, bem como uma aplicação prática. Resultados de simulação e de experimentos são apresentados / Abstract: This work aims the design and implementation of integrated active inductors in CMOS technology for applications in radio frequency systems. The large area occupied by passive inductors, as well its low quality factor and low inductance, have been detached as one of the major drawbacks in the design of integrated circuits applied to communication systems. Alternately, active inductors have been proposed. Circuits usage which emulates conventional spiral inductors becomes interesting since die area reduction and selectivity can be obtained. Four different topologies of integrated active inductors are discussed, as well a practical application. Simulation results and experimental results are presented. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: José Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T18:11:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerreiro_JoelFilipe_M.pdf: 10178060 bytes, checksum: 342fb378bb2d1fd88084a0360e541d24 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Filtros Ativos de Potência Aeronáuticos (FAPA) são geralmente utilizados para melhoria da Qualidade da Energia em Sistemas Elétricos de Potência Aeronáuticos (SEPA). Os FAPA compensam os harmônicos de corrente, aumentam o fator de potência e minimizam os efeitos de cargas desbalanceadas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, simulação e implementação de um FAPA pra um SEPA avançado de velocidade e frequência variável. O SEPA é muito diferente dos sistemas elétricos residenciais e industriais, nesses sistemas a frequência pode variar de 360 Hz a 800 Hz, além do mais a carga se reconfigura repetidamente. Deste modo, uma estratégia avançada de filtragem ativa é necessária para SEPAs, O FAPA proposto neste trabalho é composto por um inversor multinível do tipo cascata assimétrica, o algoritmo de controle é implementado utilizando a teoria da potência conservativa e a sincronia do FAPA com o SIPA é realizada por meio de um algoritmo PLL com filtro de Kalman. Um protótipo trifásico é implementado para validar ambos o FAPA e as simulações / Abstract: Aircraft Active Power Filters (AAPFs) are most commonly used to improve energy quality in Aircraft Electrical Power Systems (AEPS by means of mitigating current harmonics, improving the source power factor and minimizing the effects of unbalanced loads. This work presents the design, simulation and implementation of a Multilevel AAPF for a Variable Speed Variable Frequency (VSVF) advanced aircraft electric power system. The AEPS is very different than the residential and industrial power systems, in these systems, the frequency may vary between 360 Hz and 800 Hz, and the load dynamics is often modified. For aircraft purposes an enhanced filtering technique is required. The proposed AAPF topology is composed by an Asymmetrical Multilevel Inverter (AMI), controlled by the Conservative Power Theory (CPT) and synchronized by a Kalman Filter Phase-Locked Loop (KF-PLL). A three phase AAPF prototype was implemented in order to investigate the proper system operation and accurateness to the simulations / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Ernesto Ruppert Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T04:10:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nogueira_ViniciusdeFreitasGomes_M.pdf: 1151425 bytes, checksum: 25421deb7c7d0073c31744365ccb6e53 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os geradores síncronos trifásicos são atualmente os mais utilizados em geração de energia elétrica em grande escala no mundo todo. Na geração de energia elétrica em pequena escala, geralmente como geração distribuída, ligada à rede de distribuição em média tensão ou até mesmo em baixa tensão, eles tem sido muito usados devido à sua principal qualidade que é a de operar em velocidade constante. Entre as suas aplicações em geração distribuída destacam-se aquelas que usam energias renováveis como em médios e pequenos aproveitamentos hidráulicos, em aproveitamentos da biomassa e nos aproveitamentos eólicos. Neste trabalho estuda-se a modelagem do gerador síncrono, estabilidade transitória utilizando os diferentes modelos de representação do gerador síncrono e o seu desempenho dinâmico em algumas situações de operação em geração distribuída com cargas lineares e com cargas não lineares, com e sem o uso de filtragem ativa / Abstract: The three-phase synchronous generators are currently the most used in generating electricity on a large scale worldwide. In generating electricity on a small scale, usually as distributed generation, connected to the distribution network or even medium voltage low voltage, they have been widely used due to its main quality is to operate at constant speed. Among its applications in distributed generation to include those using renewable energy as in medium and small hydroelectric plants, biomass and hydroelectric in the Windmill. This paper studies the modeling of the synchronous generator, transient stability using different models of representation of the synchronous generator and its dynamic performance in some situations of operation distributed generation with linear loads and nonlinear loads, with and without the use of filtering active / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Apresenta-se a evolução dos sitemas de comunicação, com ênfase especial nos sistemas com tecnologia óptica. Discute-se a necessidade contínua do aumento de capacidade de tais sistemas de comunicação, e a consequente repercussão sobre os futuros sistemas ópticos. Em vista da necessidade do aumento de capacidade dos futuros sistemas de comunicação óptica, apresentam-se em seguida duas propostas recentes da literatura, sendo uma referente à realização de um gerador de pulsos ópticos estreitos, e a outra referente à implementação de um extrator de relógio realizado com técnicas ópticas. Apresenta-se um breve resumo da teoria das malhas de sincronismo de fase, ou PLLs, mostrando como as duas propostas discutidas realizam funções típicas desses sistemas. Ressalta-se a necessidade dos PLLs de sistemas ópticos possuirem ganhos de malha (parâmetro K) elevados. Após a caracterização dos requisitos necessários para PLLs de futuros sistemas ópticos, e após um resumo de alguns conceitos necessários da teoria de redes e filtros elétricos, apresentam-se dois tipos de projeto de filtros para aqueles PLLs. As duas formas de projeto tem como objetivo viabilizar o uso de filtros de tipo e ordem arbitrários. Um tipo de projeto visa a realização da função de transferência do PLL com a curva de resposta igual à de um filtro escolhido. O outro tipo de projeto parte da realização do filtro de loop do PLL com as características de um tipo de filtro escolhido, e define métodos para ajustar a função de transferência resultante para esse PLL. Apresentam-se algoritmos para o cálculo de parâmetros importantes nos dois procedimentos. Após a discussão dos dois pontos de vista de projeto, apresentam-se exemplos de realização de PLLs de acordo com as técnicas apresentadas. Para cada exemplo, mostram-se as curvas de resposta em frequência tanto do PLL como do correspondente filtro de loop, bem como o lugar das raízes e a resposta de captura do PLL obtido. O processo de captura foi estudado por simulações que procuram reproduzir o mais fielmente possível as condições reais de implementação, sem entretanto considerar efeitos de ruído. Finalmente, mencionam-se brevemente possíveis linhas de pesquisa futuras, sendo o foco principal o uso de filtros com pólos e zeros finitos. / The evolution of communication systems is discussed, with emphasis on optical technology. Special consideration is given to the continuous need for increasing the capacity of such systems, and the impact over future optical communication. In view of the great demands imposed over the capacity of future optical systems, an overview is presented of two recent proposals found in the literature, one of such proposals being the implementation of a generator of short optical pulses, and the other being a clock extractor device realized through the use of optical techniques. A brief review is made of phase-locked loop (or PLL) theory, to show how the discussed proposals could be used to realize tipical functions found in these systems. The very high loop gains (the so-called parameter K) that must be used in PLLs of optical communication systems are emphasized. After discussion of the necessary characteristics for PLLs of future optical systems, and also after a review of some concepts of the theory of electrical networks and filters, two design procedures for filters to be used in such PLLs are presented. Both designs have the goal of allowing the use of loop filters with any type and order. The first type of design has the objective to realize a PLL transfer function that has a frequency response identical to the response of a chosen type of filter. The other design starts with a chosen type of filter for a PLL loop filter, arriving to an suitable PLL transfer function. Some algorithms for determination of important design parameters are also presented. After the discussion of the two types of design, some examples of PLLs obtained by such methods are presented. For each example, frequency response curves are presented for the PLL and the respective loop filter, as well as the root locus and the capture response for the PLL so obtained. The capture process was studied through the use of simulations with parameters intended to approximate real implementation conditions, although noise effects are not considered. Finally, some possible research lines are discussed, whose main focus is on filters with finite poles and zeros.

This document introduces a new class of adaptive filters, namely Geometric- Algebra Adaptive Filters (GAAFs). Those are generated by formulating the underlying minimization problem (a least-squares cost function) from the perspective of Geometric Algebra (GA), a comprehensive mathematical language well-suited for the description of geometric transformations. Also, differently from the usual linear algebra approach, Geometric Calculus (the extension of Geometric Algebra to differential calculus) allows to apply the same derivation techniques regardless of the type (subalgebra) of the data, i.e., real, complex-numbers, quaternions etc. Exploiting those characteristics, among others, a general leastsquares cost function is posed, from which two types of GAAFs are designed. The first one, called standard, provides a generalization of regular adaptive filters for any subalgebra of GA. From the obtained update rule, it is shown how to recover the following least-mean squares (LMS) adaptive filter variants: real-entries LMS, complex LMS, and quaternions LMS. Mean-square analysis and simulations in a system identification scenario are provided, showing almost perfect agreement for different levels of measurement noise. The second type, called pose estimation, is designed to estimate rigid transformations { rotation and translation - in n-dimensional spaces. The GA-LMS performance is assessed in a 3-dimensional registration problem, in which it is able to estimate the rigid transformation that aligns two point clouds that share common parts. / Este documento introduz uma nova classe de filtros adaptativos, entitulados Geometric-Algebra Adaptive Filters (GAAFs). Eles s~ao projetados via formulação do problema de minimização (uma função custo de mínimos quadrados) do ponto de vista de álgebra geométrica (GA), uma abrangente linguagem matemática apropriada para a descrição de transformações geométricas. Adicionalmente, diferente do que ocorre na formulação com álgebra linear, cálculo geométrico (a extensão de álgebra geométrica que possibilita o uso de cálculo diferencial) permite aplicar as mesmas técnicas de derivação independentemente do tipo de dados (subálgebra), isto é, números reais, números complexos, quaternions etc. Usando essas e outras características, uma função custo geral de mínimos quadrados é proposta, da qual dois tipos de GAAFs são gerados. O primeiro, chamado standard, generaliza filtros adaptativos da literatura concebidos sob a perspectiva de subálgebras de GA. As seguintes variantes do filtro least-mean squares (LMS) s~ao obtidas como casos particulares: LMS real, LMS complexo e LMS quaternions. Uma análise mean-square é desenvolvida e corroborada por simulações para diferentes níveis de ruído de medição em um cenário de identificação de sistemas. O segundo tipo, chamado pose estimation, é projetado para estimar transformações rígidas - rotação e translação { em espaços n-dimensionais. A performance do filtro GA-LMS é avaliada em uma aplicação de alinhamento tridimensional na qual ele estima a tranformação rígida que alinha duas nuvens de pontos com partes em comum.

Apresenta-se a evolução dos sitemas de comunicação, com ênfase especial nos sistemas com tecnologia óptica. Discute-se a necessidade contínua do aumento de capacidade de tais sistemas de comunicação, e a consequente repercussão sobre os futuros sistemas ópticos. Em vista da necessidade do aumento de capacidade dos futuros sistemas de comunicação óptica, apresentam-se em seguida duas propostas recentes da literatura, sendo uma referente à realização de um gerador de pulsos ópticos estreitos, e a outra referente à implementação de um extrator de relógio realizado com técnicas ópticas. Apresenta-se um breve resumo da teoria das malhas de sincronismo de fase, ou PLLs, mostrando como as duas propostas discutidas realizam funções típicas desses sistemas. Ressalta-se a necessidade dos PLLs de sistemas ópticos possuirem ganhos de malha (parâmetro K) elevados. Após a caracterização dos requisitos necessários para PLLs de futuros sistemas ópticos, e após um resumo de alguns conceitos necessários da teoria de redes e filtros elétricos, apresentam-se dois tipos de projeto de filtros para aqueles PLLs. As duas formas de projeto tem como objetivo viabilizar o uso de filtros de tipo e ordem arbitrários. Um tipo de projeto visa a realização da função de transferência do PLL com a curva de resposta igual à de um filtro escolhido. O outro tipo de projeto parte da realização do filtro de loop do PLL com as características de um tipo de filtro escolhido, e define métodos para ajustar a função de transferência resultante para esse PLL. Apresentam-se algoritmos para o cálculo de parâmetros importantes nos dois procedimentos. Após a discussão dos dois pontos de vista de projeto, apresentam-se exemplos de realização de PLLs de acordo com as técnicas apresentadas. Para cada exemplo, mostram-se as curvas de resposta em frequência tanto do PLL como do correspondente filtro de loop, bem como o lugar das raízes e a resposta de captura do PLL obtido. O processo de captura foi estudado por simulações que procuram reproduzir o mais fielmente possível as condições reais de implementação, sem entretanto considerar efeitos de ruído. Finalmente, mencionam-se brevemente possíveis linhas de pesquisa futuras, sendo o foco principal o uso de filtros com pólos e zeros finitos. / The evolution of communication systems is discussed, with emphasis on optical technology. Special consideration is given to the continuous need for increasing the capacity of such systems, and the impact over future optical communication. In view of the great demands imposed over the capacity of future optical systems, an overview is presented of two recent proposals found in the literature, one of such proposals being the implementation of a generator of short optical pulses, and the other being a clock extractor device realized through the use of optical techniques. A brief review is made of phase-locked loop (or PLL) theory, to show how the discussed proposals could be used to realize tipical functions found in these systems. The very high loop gains (the so-called parameter K) that must be used in PLLs of optical communication systems are emphasized. After discussion of the necessary characteristics for PLLs of future optical systems, and also after a review of some concepts of the theory of electrical networks and filters, two design procedures for filters to be used in such PLLs are presented. Both designs have the goal of allowing the use of loop filters with any type and order. The first type of design has the objective to realize a PLL transfer function that has a frequency response identical to the response of a chosen type of filter. The other design starts with a chosen type of filter for a PLL loop filter, arriving to an suitable PLL transfer function. Some algorithms for determination of important design parameters are also presented. After the discussion of the two types of design, some examples of PLLs obtained by such methods are presented. For each example, frequency response curves are presented for the PLL and the respective loop filter, as well as the root locus and the capture response for the PLL so obtained. The capture process was studied through the use of simulations with parameters intended to approximate real implementation conditions, although noise effects are not considered. Finally, some possible research lines are discussed, whose main focus is on filters with finite poles and zeros.

This document introduces a new class of adaptive filters, namely Geometric- Algebra Adaptive Filters (GAAFs). Those are generated by formulating the underlying minimization problem (a least-squares cost function) from the perspective of Geometric Algebra (GA), a comprehensive mathematical language well-suited for the description of geometric transformations. Also, differently from the usual linear algebra approach, Geometric Calculus (the extension of Geometric Algebra to differential calculus) allows to apply the same derivation techniques regardless of the type (subalgebra) of the data, i.e., real, complex-numbers, quaternions etc. Exploiting those characteristics, among others, a general leastsquares cost function is posed, from which two types of GAAFs are designed. The first one, called standard, provides a generalization of regular adaptive filters for any subalgebra of GA. From the obtained update rule, it is shown how to recover the following least-mean squares (LMS) adaptive filter variants: real-entries LMS, complex LMS, and quaternions LMS. Mean-square analysis and simulations in a system identification scenario are provided, showing almost perfect agreement for different levels of measurement noise. The second type, called pose estimation, is designed to estimate rigid transformations { rotation and translation - in n-dimensional spaces. The GA-LMS performance is assessed in a 3-dimensional registration problem, in which it is able to estimate the rigid transformation that aligns two point clouds that share common parts. / Este documento introduz uma nova classe de filtros adaptativos, entitulados Geometric-Algebra Adaptive Filters (GAAFs). Eles s~ao projetados via formulação do problema de minimização (uma função custo de mínimos quadrados) do ponto de vista de álgebra geométrica (GA), uma abrangente linguagem matemática apropriada para a descrição de transformações geométricas. Adicionalmente, diferente do que ocorre na formulação com álgebra linear, cálculo geométrico (a extensão de álgebra geométrica que possibilita o uso de cálculo diferencial) permite aplicar as mesmas técnicas de derivação independentemente do tipo de dados (subálgebra), isto é, números reais, números complexos, quaternions etc. Usando essas e outras características, uma função custo geral de mínimos quadrados é proposta, da qual dois tipos de GAAFs são gerados. O primeiro, chamado standard, generaliza filtros adaptativos da literatura concebidos sob a perspectiva de subálgebras de GA. As seguintes variantes do filtro least-mean squares (LMS) s~ao obtidas como casos particulares: LMS real, LMS complexo e LMS quaternions. Uma análise mean-square é desenvolvida e corroborada por simulações para diferentes níveis de ruído de medição em um cenário de identificação de sistemas. O segundo tipo, chamado pose estimation, é projetado para estimar transformações rígidas - rotação e translação { em espaços n-dimensionais. A performance do filtro GA-LMS é avaliada em uma aplicação de alinhamento tridimensional na qual ele estima a tranformação rígida que alinha duas nuvens de pontos com partes em comum.