The present doctoral thesis concentrate efforts in the consolidation of the benefits introduced by the plug-in repetitive action in the performance of pulse-width modulated voltage source inverters. The work is focused in the application of these inverters in double conversion uninterruptible power systems to comply the most demanding requirements of the international standards. The use of the plug-in repetitive action, in this application, is suitable because the inverter demands the advantageous characteristics of cyclic disturbance rejection by it introduced. In this scenario, this thesis is divided in two parts. The first one comprise the proposition of algorithms to solve some disadvantageous characteristics of the repetitive actions, such as the reduced stability margin and the unsuitable performance under reference signals with variable frequency. The second one, by the other hand, comprise the questions related to the design of these repetitive action controllers. It is included the proposition of a methodology that link the design of these controllers with the output filter of a double conversion UPS. Finally, it is worth to emphasize that are presented simulation and experimental results, obtained on a 1kVA laboratory prototype, that validate the proposes carried out. / A presente tese de doutorado concentra esforços na consolidação dos benefícios introduzidos pela ação de controle repetitiva auxiliar no desempenho de inversores de tensão modulados por largura de pulso. O trabalho está focado na aplicação destes inversores em fontes ininterruptas de energia (UPS) de dupla conversão, com o intuito de atender aos mais exigentes requisitos de desempenho das normas internacionais. A utilização da ação de controle repetitiva auxiliar, nesta aplicação, é adequada porque o inversor demanda as características vantajosas de rejeição de distúrbios cíclicos por ela introduzida. Neste contexto, esta tese se divide em duas partes. A primeira parte compreende na proposição de algoritmos para solucionar algumas das características desvantajosas dos controladores de ação repetitiva, tal como a reduzida margem de estabilidade e o desempenho não satisfatório para sinais de referências de freqüência variável. A segunda parte, por outro lado, trata das questões relacionadas ao projeto destes controladores de ação repetitiva, sendo proposta uma metodologia que integra o projeto destes controladores ao filtro de saída de uma UPS de dupla conversão. Por fim, destaca-se que são apresentados resultados de simulação e experimentais, obtidos em um protótipo de 1kVA, para validar as propostas deste trabalho.

[pt] Detectores de fótons únicos baseados em fotodiodos de avalanche (SPADs) são essenciais em aplicações que requerem alta resolução, como comunicações quânticas e metrologia quântica. O efeito da largura de janela de detecção temporal de fótons é pouco explorado, e não há estudos para a faixa de comprimentos de onda de interesse em telecomunicações em torno de: 1550 nm. Neste trabalho, apresenta-se uma proposta para análise de impacto da largura de janela de detecção de um SPAD de InGaAs/InP, realizando uma análise da estatística entre detecções consecutivas e da probabilidade de detecção de 0 ou 1 evento em função da atenuação óptica. Variou-se o número médio de fótons por janela medido pelo SPAD, e os resultados foram avaliados para os valores de 4 ns, 8 ns, 12 ns, 16 ns e 20 ns de largura de janela de detecção, sendo estimada a Incerteza de Medição Expandida para cada ensaio. Os resultados obtidos indicam uma faixa adequada de potência óptica para calibração de um SPAD com eficiência de detecção de 15 porcento e um tempo morto de 1 microssegundo, no intervalo de 10 nW a 0,15 nW. Nesta faixa de potência, os respectivos produtos associados ao efetivo número médio de fótons por janela de detecção correspondem aos valores de 190 x 10-(4) a 0,32 x 10(-4) (para 4 ns) e 140 x 10(-4) a 2,9 x 10(-4) (para 8 ns). Foram obtidos comportamentos lineares para os ajustes das curvas de calibração para larguras de janela de 4 ns e 8 ns. / [en] Single photon detectors based on avalanche photodiodes (SPADs) are essential in applications that require high resolution, such as quantum communications and quantum metrology. The effect of the width of photon detection gate is little explored, and there are no studies for the wavelength range of interest in telecommunications around 1550 nm. In this work, a proposal is presented for analyzing the impact of the detection gate width of an InGaAs/InP SPAD, performing a statistical analysis of consecutive detections and the probability detection of 0 or 1 events depending on the optical attenuation. The average number of photons per gate measured by the SPAD was varied, and the results were evaluated for the values of 4 ns, 8 ns, 12 ns, 16 ns and 20 ns of detection gate widths, and Expanded Measurement Uncertainty was estimated for each test. The results obtained indicate an adequate optical power range for calibrating a SPAD with a detection efficiency of 15 percent and dead – time of 1 microssecond, in the range of 10 nW to 0,15 nW. In this power range, the respective products, which are associated with an effective average number of photons per gate window, correspond to the values of 190 x 10(-4) to 0,32 x 10(-4) (for 4 ns) e 140 x 10(-4) to 2,9 x 10(-4) (for 8 ns). Linear behaviors were obtained for the adjustment of the calibration curves for gate widths of 4 ns and 8 ns.

Os circuladores tradicionais são amplamente utilizados em telecomunicações e defesa militar para o simultâneo envio e recepção de sinais por um único meio. Esses circuitos passivos, fabricados a partir de materiais ferromagnéticos, possuem a desvantagem do aumento de dimensões, peso e custos de fabricação com a diminuição da frequência de operação definida no projeto destes dispositivos, inviabilizando sua aplicação em frequências abaixo de 500 MHz. O circulador ativo surgiu como uma alternativa aos tradicionais, tendo aplicações em frequências desde o nível DC até a ordem de dezenas de gigahertz. As suas maiores aplicações ocorrem quando são necessários dispositivos compactos, de baixo custo e de baixa potência. Os primeiros circuitos propostos possuíam uma grande limitação em termos de frequência de operação e de potência entregue à carga. Entretanto, com os avanços tecnológicos na eletrônica, tais problemas podem ser amenizados atualmente. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um circuito circulador ativo para a utilização em instrumentação eletrônica, em particular para a operação em frequências na ordem das utilizadas em equipamentos de ultrassom Doppler de ondas contínuas, na faixa de 2 MHz a 10 MHz. As possíveis vantagens da implementação de circuladores em sistemas de ultrassom estão relacionadas ao incremento da relação sinal-ruído, aumento da área de recepção do transdutor, simplificação da construção do transdutor, simplificação do circuito de demodulação/ processamento, e maior isolação entre os circuitos de transmissão e recepção de sinais. Na fase inicial, o circulador ativo proposto é modelado por equacionamento, utilizando-se tanto o modelo ideal dos amplificadores operacionais como o seu modelo de resposta em frequência. Simulações computacionais foram executadas para confirmar a validade do equacionamento. Um circuito montado em placa de prototipagem rápida foi apresentado, e testes de prova de conceito em baixas frequências foram realizados, mostrando uma grande semelhança entre o teórico, o simulado e o experimental. A segunda parte contou com o projeto do circuito circulador para a operação em maiores frequências. O circuito proposto é composto por três amplificadores operacionais de realimentação por corrente e vários componentes passivos. Uma análise de sensibilidade utilizando os métodos de Monte-Carlo e análise do pior caso foi aplicada, resultando em um perfil de comportamento frente às variações dos componentes do circuito e às variações da impedância de carga. Uma placa de circuito impressa foi projetada, utilizando-se de boas práticas de leiaute para a operação em altas frequências. Neste circuito montado, foram realizados os seguintes testes e medições: comportamento no domínio do tempo, faixa dinâmica, nível de isolação em relação à amplitude do sinal, largura de banda, levantamento dos parâmetros de espalhamento, e envio e recepção de sinais por transdutor de ultrassom Doppler de ondas contínuas. Os resultados dos testes de desempenho foram satisfatórios, apresentando uma banda de transmissão de sinais para frequências de 100 MHz, isolação entre portas não consecutivas de 39 dB na frequência de interesse para ultrassom Doppler e isolação maior que 20 dB para frequências de até 35 MHz. A faixa dinâmica excedeu a tensão de 5 Vpp, e o circuito teve bom comportamento no envio e na recepção simultânea de sinais pelo transdutor de ultrassom. / Traditional circulators are widely used in both telecommunications and military defense for sending and receiving signals simultaneously through a single medium. These passive circuits which are manufactured from ferromagnetic materials, have the disadvantages of having suffered an increase in dimensions, weight, and manufacturing costs along with the decrease in the operation frequency established in the designs of such devices, thus preventing their useful employment in frequencies below 500 MHz. The active circulator emerged as an alternative to the traditional ones, and has applications on frequencies ranging from a DC level to levels involving dozens of gigahertz. It is applicable when compact devices are made necessary, at a low cost, and for low frequencies. The first circuits to be introduced had a major limitation in terms of operating frequency and power delivered to the load. However, due to technological advances in electronics, problems such as the aforementioned can now be minimized. This research work presents the development of an active circulator circuit to be used in electronic instrumentation, particularly for operation at frequencies such as those used in continuous wave Doppler ultrasound equipment, ranging from 2 MHz to 10 MHz. The advantages made possible by implementing ultrasound systems with circulators are related to an increase in the signal-to-noise ratio, an increase in the transducers reception area, a simplified construction of the transducer, simplification of the demodulation/processing circuit, and a greater isolation between the transmission circuits and signal reception. In the initial phase, the proposed active circulator was modeled by means of an equating method, using both the ideal model of operational amplifiers and the model of frequency response. Computer simulations were carried out in order to confirm the validity of the equating method. A circuit mounted upon a breadboard was introduced and proof of concept assessments were performed at low frequencies, showing a great similarity among the theoretical, simulated and experimented data. The second phase is when the circulator circuits design was developed in order make its operation at higher frequencies possible. The proposed circuit is comprised of three currentfeedback operational amplifiers and several passive components. A sensitivity analysis was carried out using Monte-Carlo methods and worst-case analyses, resulting in a certain behavioral profile influenced by variations in circuit components and variations in load impedance. A printed circuit board was designed, employing good practice layout standards so that operation at high frequencies would be achieved. The following evaluations and measurements were performed on the circuit that was assembled: time domain behavior, dynamic range, isolation level relative to signal amplitude, bandwidth, survey of the scattering parameters, and transmission and reception of signals by a continuous wave Doppler ultrasound transducer. The results of the performance tests were satisfactory, presenting a 100 MHz signal transmission band, isolation between non-consecutive ports of 39 dB at the frequency of interest to the Doppler ultrasound, and an isolation greater than 20 dB for frequencies of up to 35 MHz. The dynamic range exceeded the 5Vpp and the circuit performed satisfactorily in the simultaneous transmission and reception of signals through the ultrasound\'s transducer.

Visou-se neste estudo criar uma forma de qualidade preditiva, buscando uma padronização das estruturas que compõem a articulação metacarpofalangeana, através do método de corte pós-congelamento e mensuração das estruturas nas medidas de espessura e largura. Então através da análise estatística foi possível gerar esse padrão para as seguintes estruturas: tendão flexor digital superficial, tendão flexor digital profundo, cápsula articular, ligamento extensor, ligamento intersesamoideo e ainda correlacionar os valores obtidos, visando agora à interligação de estruturas em seu estado de normalidade, para que pudesse ser aplicado em situações de injúrias. Dentro das estruturas analisadas a que mais apresentou variações foi a cápsula articular, talvez pela falta de padronização no momento da coleta (idade, função, histórico clínico). No caso da correlação não foi possível chegar a valores significativos, uma vez que a correlação apresentou-se baixa para a maioria das estruturas. / This study, try to create a predicative quality, looking for a pattern for the structures that compose the metacarpophalangeal joint, using the method of cutting after freezing and making the measures of the structures in denseness and largeness. Then through the statistics analysis it was possible to create the pattern to the following structures: superficial digital flexor tendon, deep digital flexor tendon, articular capsule, extensor ligaments, intersesamoids ligaments and still make the correlation with the numbers that was found, trying to get the interconnect of the structures in the normal position, to be used in injuries situations. The articular capsule was the structure that shows the highest variation, maybe because there was not a pattern at the moment of collecting (age, function, clinical historical). In the correlation it was not possible to find significant values, once the correlation was low to the majority of structures.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work presents the development of an alternating current power source with a single-phase full bridge voltage inverter, based on electronic switches. The source is designed to drive electromechanical and electric plants. The prototype is designed with 1kVA nominal power and is able to generate sinusoidal waveforms up to 2kHz. The inverter operates at the switching frequency of 50kHz. A robust model reference adaptive controller is designed and implemented to adjust the output voltage of the source. Additionally, the elements of the source and the system for measuring the electrical parameters are presented. A digital signal controller is used to control and generate signals with pulse width modulation. The discretization of the control system is performed using the delta operator. Finally, experimental results and analysis of the closed loop system are presented. Based on these results, the experimental performance of the designed source and the proposed control system are examined. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma fonte de potência de corrente alternada com um inversor de tensão em ponte completa monofásico, composto por interruptores eletrônicos. Esta fonte é concebida para o acionamento de plantas elétricas e eletromecânicas. O protótipo projetado tem uma potência nominal de 1kVA e é capaz de gerar formas de onda senoidais de até 2kHz. O inversor opera em uma frequência de comutação de 50kHz. Um controlador adaptativo robusto por modelo de referência é projetado e implementado para ajuste da tensão de saída da fonte. Adicionalmente, são apresentados os elementos da fonte e o sistema de medição das variáveis elétricas. Um processador digital de sinais é utilizado para controle e geração de sinais com modulação por largura de pulso. A discretização do sistema de controle é realizada por meio do operador delta. Por fim, são apresentados resultados experimentais e análise do sistema em malha fechada. A partir destes resultados, averiguou-se o desempenho experimental da fonte projetada e do sistema de controle proposto.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:30:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 986817 bytes, checksum: e4ef3e7967a1c4ddb759b319e3255b70 (MD5) Previous issue date: 2006-07-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The longitudinal distribution of adult Odonata was examined in streams of different channel width in the Pindaíba River Basin, in the municipalities of Barra do Garças and Nova Xavantina. The general purpose was to evaluate the existence of environmental gradients that affect the longitudinal distribution of Odonata, and to establish testable predictions to this predator group regarding the River Continuum Concept. Two hypotheses were tested: (1) increasing channel width longitudinally along the basin causes an increase of light input, and, assuming restraints and distinct abilities, there would be a decrease of Zygoptera and increase of Anisoptera species richness. (2) Dragonflies are affected by the gradient generated through river continuum mechanisms, increasing species richness in medium-sized streams. I sampled 19 sites in rivers and streams from 1st to 6th orders, and in each site I sample once in the dry and once in the rainy seasons. Quantitative survey was conducted through scan method in fixed areas, counting visually on Odonata adults along 100 meters of the waterbody, divided into 20 stretches of 5 meters each. Channel width and depth measures were taken at the beginning, middle, and end of each 20-meter region. A total of 549 individuals were collected, distributed in one family, 13 genera and 17 species of Anisoptera, and six families, 15 genera and 30 species of Zygoptera. The abundance and proportion of Zygoptera species decrease while Anisoptera increase with channel width and mean depth of rivers and streams. The channel width was considered the best predictor of Odonata species distribution. The distribution of Odonata, species richness, did not corroborate the hypotheses of higher species richness in the middle courses of streams. The results obtained in this study confirm the thermoregulation hypothesis as a determining factor in the distribution of Odonata species in the system. / A distribuição longitudinal de Odonata adultos foi avaliada em riachos de diferentes larguras na Bacia do Rio Pindaíba nos municípios de Barra do Garças e Nova Xavantina-MT. O objetivo geral foi avaliar a existência de gradientes ambientais influenciando a distribuição longitudinal de Odonata, estabelecendo predições testáveis para o grupo predador sobre o Conceito de Continuum fluvial. Foram testadas duas hipóteses: (1) o aumento da largura do canal longitudinalmente na bacia causa um aumento da entrada de luz e, assumindo restrições e habilidades distintas, haveria uma diminuição da riqueza de espécies de Zygoptera e aumento da riqueza de Anisoptera. (2) as libélulas respondem ao gradiente gerado pelo mecanismo do continuum fluvial, aumentando de riqueza nos riachos de tamanho intermediário. Foram amostrados 19 trechos em oito rios e riachos de 1a a 6a ordem, sendo que em cada um dos trechos foram efetuadas duas coletas, uma na estação seca e outra na estação chuvosa. A amostragem quantitativa foi feita pelo método de varredura com áreas fixas que consistiu na contagem visual do número de adultos em 100 metros do corpo d água, divididos em 20 segmentos de cinco metros. As medidas de largura e profundidade do canal foram tomadas no início, meio e final de cada segmento de 20 metros. Um total de 549 indivíduos foi coletado, pertencentes a uma família, 13 gêneros e 17 espécies de Anisoptera, e seis famílias, 15 gêneros e 30 espécies de Zygoptera. A abundância e a proporção de espécies de Zygoptera diminuem enquanto as de Anisoptera aumentam em relação à largura e a profundidade média dos rios e riachos. A largura foi considerada o melhor preditor da distribuição de espécies de Odonata. A distribuição de Odonata, considerando agregadamente Zygoptera e Anisoptera, não corrobora a hipótese de maior riqueza nos trechos médios dos riachos. Os resultados desse estudo suportaram a hipótese de termorregulação como fator determinante da distribuição das espécies de Odonata no sistema.

Submitted by Gilvanedja Silva (gilvanedja@biblioteca.ufpb.br) on 2018-03-22T20:42:08Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 11929036 bytes, checksum: e796f3e04cbf0cf6da3fa9648d4f9270 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T20:42:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 11929036 bytes, checksum: e796f3e04cbf0cf6da3fa9648d4f9270 (MD5) Previous issue date: 2017-05-25 / This work presents a technique using carrier-based pulse width modulation (PWM) applied to single-phase asymmetrical multilevel inverters with diodes clamped, aiming to increase the amount of output voltage levels to improve signal quality, reducing the total harmonic distortion rate (THD). The technique was used in inverters of three, four and five levels per arm, providing an output signal with seven, thirteen and nineteen levels respectively, presenting two, six and ten levels higher than the equivalent symmetrical multilevel inverters. The technique was described with a set of equations and procedures that can be generalized for inverters of any number of levels. To verify the operation, simulations were performed using the PSIM program and an experimental assembly of an asymmetrical multilevel inverter of three levels was performed, using a field programmable gate array device (FPGA) in the implementation of the PWM modulator. Finally, the simulation and experimental results that prove the effectiveness of the modulation strategy employed in this work are presented and compared / Este trabalho apresenta uma técnica utilizando a modulação por largura de pulso (PWM) baseada em portadora, aplicada aos inversores multiníveis monofásicos assimétricos com diodos de grampeamento, com o objetivo de elevar a quantidade de níveis na tensão de saída, para melhorar a qualidade do sinal, reduzindo a taxa de distorção harmônica total (THD). A técnica foi empregada em inversores de três, quatro e cinco níveis por braço, fornecendo um sinal de saída com sete, treze e dezenove níveis respectivamente, apresentando dois, seis e dez níveis a mais que os inversores multiníveis simétricos equivalentes. A técnica foi descrita com um conjunto de equações e procedimentos que pode ser generalizada para inversores de qualquer número de níveis. Para comprovar o funcionamento, foram realizadas simulações utilizando o programa PSIM e efetuada montagem experimental de uma inversor multinível assimétrico de três níveis, utilizando na implementação do modulador PWM um dispositivo em matriz de porta programável em campo (FPGA). Por fim, são apresentados e comparados os resultados de simulações e experimentais que comprovam a eficácia da estratégia de modulação empregada neste trabalho

Visou-se neste estudo criar uma forma de qualidade preditiva, buscando uma padronização das estruturas que compõem a articulação metacarpofalangeana, através do método de corte pós-congelamento e mensuração das estruturas nas medidas de espessura e largura. Então através da análise estatística foi possível gerar esse padrão para as seguintes estruturas: tendão flexor digital superficial, tendão flexor digital profundo, cápsula articular, ligamento extensor, ligamento intersesamoideo e ainda correlacionar os valores obtidos, visando agora à interligação de estruturas em seu estado de normalidade, para que pudesse ser aplicado em situações de injúrias. Dentro das estruturas analisadas a que mais apresentou variações foi a cápsula articular, talvez pela falta de padronização no momento da coleta (idade, função, histórico clínico). No caso da correlação não foi possível chegar a valores significativos, uma vez que a correlação apresentou-se baixa para a maioria das estruturas. / This study, try to create a predicative quality, looking for a pattern for the structures that compose the metacarpophalangeal joint, using the method of cutting after freezing and making the measures of the structures in denseness and largeness. Then through the statistics analysis it was possible to create the pattern to the following structures: superficial digital flexor tendon, deep digital flexor tendon, articular capsule, extensor ligaments, intersesamoids ligaments and still make the correlation with the numbers that was found, trying to get the interconnect of the structures in the normal position, to be used in injuries situations. The articular capsule was the structure that shows the highest variation, maybe because there was not a pattern at the moment of collecting (age, function, clinical historical). In the correlation it was not possible to find significant values, once the correlation was low to the majority of structures.

Os circuladores tradicionais são amplamente utilizados em telecomunicações e defesa militar para o simultâneo envio e recepção de sinais por um único meio. Esses circuitos passivos, fabricados a partir de materiais ferromagnéticos, possuem a desvantagem do aumento de dimensões, peso e custos de fabricação com a diminuição da frequência de operação definida no projeto destes dispositivos, inviabilizando sua aplicação em frequências abaixo de 500 MHz. O circulador ativo surgiu como uma alternativa aos tradicionais, tendo aplicações em frequências desde o nível DC até a ordem de dezenas de gigahertz. As suas maiores aplicações ocorrem quando são necessários dispositivos compactos, de baixo custo e de baixa potência. Os primeiros circuitos propostos possuíam uma grande limitação em termos de frequência de operação e de potência entregue à carga. Entretanto, com os avanços tecnológicos na eletrônica, tais problemas podem ser amenizados atualmente. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um circuito circulador ativo para a utilização em instrumentação eletrônica, em particular para a operação em frequências na ordem das utilizadas em equipamentos de ultrassom Doppler de ondas contínuas, na faixa de 2 MHz a 10 MHz. As possíveis vantagens da implementação de circuladores em sistemas de ultrassom estão relacionadas ao incremento da relação sinal-ruído, aumento da área de recepção do transdutor, simplificação da construção do transdutor, simplificação do circuito de demodulação/ processamento, e maior isolação entre os circuitos de transmissão e recepção de sinais. Na fase inicial, o circulador ativo proposto é modelado por equacionamento, utilizando-se tanto o modelo ideal dos amplificadores operacionais como o seu modelo de resposta em frequência. Simulações computacionais foram executadas para confirmar a validade do equacionamento. Um circuito montado em placa de prototipagem rápida foi apresentado, e testes de prova de conceito em baixas frequências foram realizados, mostrando uma grande semelhança entre o teórico, o simulado e o experimental. A segunda parte contou com o projeto do circuito circulador para a operação em maiores frequências. O circuito proposto é composto por três amplificadores operacionais de realimentação por corrente e vários componentes passivos. Uma análise de sensibilidade utilizando os métodos de Monte-Carlo e análise do pior caso foi aplicada, resultando em um perfil de comportamento frente às variações dos componentes do circuito e às variações da impedância de carga. Uma placa de circuito impressa foi projetada, utilizando-se de boas práticas de leiaute para a operação em altas frequências. Neste circuito montado, foram realizados os seguintes testes e medições: comportamento no domínio do tempo, faixa dinâmica, nível de isolação em relação à amplitude do sinal, largura de banda, levantamento dos parâmetros de espalhamento, e envio e recepção de sinais por transdutor de ultrassom Doppler de ondas contínuas. Os resultados dos testes de desempenho foram satisfatórios, apresentando uma banda de transmissão de sinais para frequências de 100 MHz, isolação entre portas não consecutivas de 39 dB na frequência de interesse para ultrassom Doppler e isolação maior que 20 dB para frequências de até 35 MHz. A faixa dinâmica excedeu a tensão de 5 Vpp, e o circuito teve bom comportamento no envio e na recepção simultânea de sinais pelo transdutor de ultrassom. / Traditional circulators are widely used in both telecommunications and military defense for sending and receiving signals simultaneously through a single medium. These passive circuits which are manufactured from ferromagnetic materials, have the disadvantages of having suffered an increase in dimensions, weight, and manufacturing costs along with the decrease in the operation frequency established in the designs of such devices, thus preventing their useful employment in frequencies below 500 MHz. The active circulator emerged as an alternative to the traditional ones, and has applications on frequencies ranging from a DC level to levels involving dozens of gigahertz. It is applicable when compact devices are made necessary, at a low cost, and for low frequencies. The first circuits to be introduced had a major limitation in terms of operating frequency and power delivered to the load. However, due to technological advances in electronics, problems such as the aforementioned can now be minimized. This research work presents the development of an active circulator circuit to be used in electronic instrumentation, particularly for operation at frequencies such as those used in continuous wave Doppler ultrasound equipment, ranging from 2 MHz to 10 MHz. The advantages made possible by implementing ultrasound systems with circulators are related to an increase in the signal-to-noise ratio, an increase in the transducers reception area, a simplified construction of the transducer, simplification of the demodulation/processing circuit, and a greater isolation between the transmission circuits and signal reception. In the initial phase, the proposed active circulator was modeled by means of an equating method, using both the ideal model of operational amplifiers and the model of frequency response. Computer simulations were carried out in order to confirm the validity of the equating method. A circuit mounted upon a breadboard was introduced and proof of concept assessments were performed at low frequencies, showing a great similarity among the theoretical, simulated and experimented data. The second phase is when the circulator circuits design was developed in order make its operation at higher frequencies possible. The proposed circuit is comprised of three currentfeedback operational amplifiers and several passive components. A sensitivity analysis was carried out using Monte-Carlo methods and worst-case analyses, resulting in a certain behavioral profile influenced by variations in circuit components and variations in load impedance. A printed circuit board was designed, employing good practice layout standards so that operation at high frequencies would be achieved. The following evaluations and measurements were performed on the circuit that was assembled: time domain behavior, dynamic range, isolation level relative to signal amplitude, bandwidth, survey of the scattering parameters, and transmission and reception of signals by a continuous wave Doppler ultrasound transducer. The results of the performance tests were satisfactory, presenting a 100 MHz signal transmission band, isolation between non-consecutive ports of 39 dB at the frequency of interest to the Doppler ultrasound, and an isolation greater than 20 dB for frequencies of up to 35 MHz. The dynamic range exceeded the 5Vpp and the circuit performed satisfactorily in the simultaneous transmission and reception of signals through the ultrasound\'s transducer.

Submitted by José Ignacio Valencia Díaz (jivalenciadiaz@gmail.com) on 2013-09-17T00:13:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao MPFE Jose Ignacio Valencia Diaz.pdf: 1741345 bytes, checksum: b45af943bf4f6e8a2a9963c07038d9dc (MD5) / Approved for entry into archive by Suzinei Teles Garcia Garcia (suzinei.garcia@fgv.br) on 2013-09-17T12:05:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao MPFE Jose Ignacio Valencia Diaz.pdf: 1741345 bytes, checksum: b45af943bf4f6e8a2a9963c07038d9dc (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-17T12:54:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao MPFE Jose Ignacio Valencia Diaz.pdf: 1741345 bytes, checksum: b45af943bf4f6e8a2a9963c07038d9dc (MD5) Previous issue date: 2013-08-26 / Prediction models based on nonparametric estimation are in continuous development and have been permeating the quantitative community. Their main feature is that they do not consider as known a priori the form of the probability distributions functions (PDF), but allow the data to be used directly in order to build their own PDFs. In this work it is implemented the nonparametric pooled estimators from Sam and Jiang (2009) for drift and diffusion functions for the short rate diffusion process, by means of the use of yield series of different maturities provided by One Day Future Interbank Deposit contracts (ID1). The estimators are built from the perspective of kernel functions and they are optimized with a particular kernel format, in our case, Epanechnikov’s kernel, and with a smoothing parameter (bandwidth). Empiric experience indicates that the smoothing parameter is critical to find the probability density function that provides an optimal estimation in terms of MISE (Mean Integrated Squared Error) when testing the model with the traditional k-folds cross-validation method. Exceptions arise when the series do not have appropriate sizes, but the structural break of the diffusion process of the Brazilian interest short rate, since 2006, requires the reduction of the length of the series to the cost of reducing the predictive power of the model. This structural break represents the evolution of the Brazilian market, in an attempt to converge towards mature markets and it explains largely the unsatisfactory performance of the proposed estimator. / Modelos de predição baseados em estimações não-paramétricas continuam em desenvolvimento e têm permeado a comunidade quantitativa. Sua principal característica é que não consideram a priori distribuições de probabilidade conhecidas, mas permitem que os dados passados sirvam de base para a construção das próprias distribuições. Implementamos para o mercado brasileiro os estimadores agrupados não-paramétricos de Sam e Jiang (2009) para as funções de drift e de difusão do processo estocástico da taxa de juros instantânea, por meio do uso de séries de taxas de juros de diferentes maturidades fornecidas pelos contratos futuros de depósitos interfinanceiros de um dia (DI1). Os estimadores foram construídos sob a perspectiva da estimação por núcleos (kernels), que requer para a sua otimização um formato específico da função-núcleo. Neste trabalho, foi usado o núcleo de Epanechnikov, e um parâmetro de suavizamento (largura de banda), o qual é fundamental para encontrar a função de densidade de probabilidade ótima que forneça a estimação mais eficiente em termos do MISE (Mean Integrated Squared Error - Erro Quadrado Integrado Médio) no momento de testar o modelo com o tradicional método de validação cruzada de k-dobras. Ressalvas são feitas quando as séries não possuem os tamanhos adequados, mas a quebra estrutural do processo de difusão da taxa de juros brasileira, a partir do ano 2006, obriga à redução do tamanho das séries ao custo de reduzir o poder preditivo do modelo. A quebra estrutural representa um processo de amadurecimento do mercado brasileiro que provoca em grande medida o desempenho insatisfatório do estimador proposto.