Orientador : Attilio Jose Giarola / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-18T23:45:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_HumbertoCesarChaves_D.pdf: 4882317 bytes, checksum: 0e4d7ede4d76f61d9700c3fd7a05d85a (MD5) Previous issue date: 1984 / Resumo: O principal objetivo desta tese consiste na caracterização de novas e modernas estruturas de microondas, as "Linhas de Lâminas" ou "Fin Lines". Estas estruturas são compostas de linhas de fitas ou microfitas adaptadas no plano-E de pequenos guias retangulares de ondas milimétricas. As linhas de lâminas são muito importantes em comunicações, pois além de poderem ser utilizadas numa faixa de frequências muito grande, da ordem de 15 GHz a 300 GHz, não apresentam vários problemas existentes em microfitas nas frequências mais altas. São também usadas na fabricação de quase todos os dispositivos de microondas nestas frequências, tais como filtros, acopladores, etc., incluindo dispositivos híbridos de estado s6lido,a bai xo custo e pequenas dimensões. Neste trabalho, estudos foram desenvolvidos para analisar as seguintes novas estruturas: a) Linhas de Lâminas Unilaterais com uma camada dielétrica localizada arbitrariamente no plano-E do guia de ondas; b) Linhas de Lâminas Unilaterais com duas camadas dielétricas justapostas e com localizações arbitrárias no plano-E; c) Linhas de Lâminas Unilaterais com duas camadas dielétricas em lados opostos e localizações arbitrárias; d) Linhas de Lâminas Bilaterais uni-dielétrica com localização arbitrária; e) Linhas de Lâminas Bilaterais contendo duas camadas dielétricas justapostas e internas às lâminas localizadas arbitrariamente no plano-E do guia de ondas milimétricas, e f) Linhas de Lâminas Trilaterais. O método principal de análise utilizado, consiste em usar o eficiente conceito da Linha de Transmissão Equivalente, no domínio espectral da transformada de Fourier, através do poderoso método dos momentos. Um outro método igualmente eficiente também foi desenvolvido, baseando-se nas expansões dos campos elétricos e magnéticos, por meio de funções potenciais, no domínio espectral. Este método contudo, conduz i cálculos mais extensos do que o anterior, para estruturas mais complexas. Neste processo, obtém-se as transformadas de Fourier das funções diádicas de Green, e também aplica - se o método dos momentos. Vários resultados são obtidos para a constante dielétrica efetiva de todas as estruturas citadas, e também para a impedância característica de várias delas, através da elaboração de programas computacionais. Uma grande eficiência e rapidez computacional foi verificada, confirmando a eficácia dos métodos desenvolvidos nesta tese / Abstract: The main objective of this thesis is to characterize various configurations of the new and modern microwave structures known as Fin Lines. These structures are obtained by placing strip or microstrip lines along the E-plane of rectangular millimeter waveguides. Fin Lines are very important in communications because, in addition to their possible use in a wide frequency range, extending from 15 GHz to 300 GHz, they do not have some of the limitations observed at the higher frequencies by microstrip lines. Most of the microwave devices that use strip or microstrip lines at lower frequencies, such as filters, couplers, dividers, etc, including hybrid solid state devices, may be constructed with fin lines, with reasonably small dimensions and at a low cost. In the present work studies were developed to analyze the following new structures: a) Unilateral Fin Lines witll a single dielectric layer arbitrarily located in the E-plane of the waveguide; b) Unilateral Fin Lines with two adjacent dielectric layers, arbitrarily located in the E-plane of the waveguide, c) Unilateral Fin Lines with two dielectric layers oppositely located with respect to the metal fin and arbitrarily lacated in the E-plane of the waveguide, d) Bilateral Fin Lines with a single dielectric layer arbitrarily located in the E-plane of the waveguide, e) Bilateral Fin Lines with twa adjacent dielectric layers between the two metal fins and arbitrarily located in the E-plane af the waveguide, and f) Trilateral Fin Lines. For most of the analysis, the efficient equivalent transmission line method in the spectral domain of the Faurier transform through the powerful moment method was used. Another method, equally efficient and based in the expansion of the electric and magnetic fields by means of potential functions in the spectral domain has also been developed. However, this method leads to more extensive calculations than the previous one when used in more complex structures. In this method the Fourier transform of the dyadic Green's functions are obtained and the moment method is also used. Various results were obtained of the effective dielectric constant for all the structures considered here and of the characteristic impedance of a few of them by means of a digital computer program in a DEC-l0 system. A high computational velocity and efficiency were observed, confirming the efficacy of the methods developed in this thesis / Doutorado / Doutor em Ciências

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Eléctrica / El radio-telescopio CCAT-prime (CCAT-p) será construido en el Cerro Chajnantor a 5.600 m.s.n.m en la Región de Antofagasta, Chile. Este telescopio tendrá una configuración CrossedDragone con dos reflectores de 6 m. Esta configuración le otorga un amplio campo de visión con el que podrá iluminar más de 105 detectores. El rango de operación del CCAT-p comprende longitudes de onda desde los 350 µm hasta los 3.100 µm, y en las mejores condiciones climáticas podrá llegar hasta la ventana de 200 µm. Para operar a estas longitudes de onda se necesita que la superficie de los reflectores tenga una alta precisión, por lo que se ha impuesto una meta para el error medio de frente de ondas entre 7 y 10 µm RMS. Los reflectores del telescopio serán construidos mediante un set de paneles que en conjunto conformarán el perfil deseado. Para lograr la precisión requerida, se necesitará implementar un método de medición de errores en la superficie de los reflectores. Se ha escogido con este fin la técnica de holografía de ondas milimétricas. La implementación de técnicas de holografía para el CCAT-p presenta desafíos, debido principalmente a su ubicación, a su configuración óptica y al alto nivel de precisión deseado. Se utilizará una fuente artificial a 300 m del telescopio, lo cual corresponde a su campo cercano , por lo que se necesita estudiar el comportamiento del patrón de radiación a esta distancia. En este trabajo se hacen simulaciones tanto en campo cercano como en campo lejano, bajo distintos escenarios, para así generar datos del comportamiento del telescopio ante estas circunstancias. Por otro lado, ya que el telescopio consta de dos grandes reflectores, el error medido por el sistema de holografía corresponderá a las contribuciones de los errores en la superficie de cada reflector. Para identificar y separar la contribución de cada reflector se propone utilizar los efectos de paralaje sobre la ubicación de los errores producidos al medir en distintas posiciones del plano focal. En este trabajo cada simulación se mide en 4 posiciones distintas del plano focal. Mediante software se generan mapas de error para los distintos escenarios. Con esto se encuentra que los errores en el reflector secundario experimentan un cambio considerablemente mayor en su posición en la apertura, al cambiar la posición de medición en el plano focal, en comparación con los errores en el primario. La holografía del CCAT-p ha sido simulada satisfactoriamente y se ha identificado un comportamiento diferente entre los errores de las superficies de los reflectores. / QUIMAL 180004

Esta dissertação de mestrado apresenta uma metodologia de projeto de filtros de microondas planares passa-faixa tipo patch dual-mode, que associam baixas perdas nos condutores, boa capacidade de potência, rejeição da banda de segunda harmônica e miniaturização. Utilizou-se a ferramenta computacional MATLAB para desenvolver programas de cálculo de dimensões de ressoadores patch single-mode em função da freqüência fundamental e do substrato escolhido, bem como para cálculo da distribuição de campos eletromagnéticos (EM) ao longo destes ressoadores. O simulador EM 3D Momentum/ADS foi utilizado na análise, otimização e simulação do desempenho dos filtros. A metodologia desenvolvida consiste no projeto do ressoador patch single-mode nas geometrias quadrada, triangular e circular, com perturbações tais que resultem na freqüência central e banda de passagem desejadas para o filtro, bem como na miniaturização do mesmo. A metodologia engloba a análise do posicionamento das linhas de entrada e de saída para excitação dos modos desejados e seu acoplamento ao ressoador projetado. Foram propostos três ressoadores patch com topologias originais, modificados pela inserção de fendas, os quais foram aplicados ao projeto, construção e caracterização de cinco filtros. Desses, dois filtros passa-faixa dual-mode de banda mediana utilizam a nova topologia proposta de ressoador patch quadrado. Esses filtros, com dois e com quatro pólos, operam em 2,4 GHz e 2,35 GHz, com banda de passagem fracional de 14% e 9,8%, respectivamente. Outros dois filtros passa-faixa dual-mode de banda estreita, um com dois pólos e outro com quatro pólos, utilizam a topologia original proposta de ressoador patch triangular, com fenda em forma de \"T\" invertido. O filtro com dois pólos opera em 7,8 GHz, com banda de passagem fracional de 4,3% e o filtro de quatro pólos, em 7,5 GHz, com banda de 3,5%. Por fim, o filtro passa-faixa circular banda larga utiliza o ressoador patch circular proposto, que foi modificado para operar como triple-mode, comportamento inédito na literatura internacional enfocando ressoadores patch. Esse filtro triple-mode com três pólos apresenta freqüência central de 2,4 GHz e banda fracional de 29%. Os resultados experimentais validam a aplicação da metodologia, que apresenta grande flexibilidade no projeto de filtros com bandas estreitas, medianas ou largas, com boa rejeição na faixa de segunda harmônica (resultados acima de 13 dB). Conseguem-se leiautes miniaturizados com redução em área maior que 50% e ao mesmo tempo sem dimensões críticas, o que resulta em facilidade de fabricação através de métodos tradicionais de fotogravação em placas de circuito impresso. / This dissertation presents a methodology for the design of microwave planar bandpass filters using dual-mode patch resonators, which have low conductor loss, high power handling, second harmonic band rejection and miniaturization. MatLab software was used to develop routines that can calculate the dimensions of the single-mode patch resonators as a function of their fundamental frequency and of the chosen substrate. Further, these routines are able to calculate the electromagnetic (EM) field patterns across these resonators. Momentum/ADS EM 3D software was used for the analysis, optimization and simulation of the performance of the filters. The developed methodology consists on the design of the single-mode patch resonator in either square, rounded or triangular shape with perturbations that result in the desired filter\'s central frequency and bandwidth, and also in its miniaturization. The methodology involves the positioning of the input and output transmission lines to excite the desired modes and their coupling to the developed resonator. Three patch resonators were proposed with novel topologies that were modified by the insertion of slots, and applied to the design, fabrication, and measurements of five filters. Out of these five filters, two are dualmode medium band filters that use the proposed new topology for the square patch resonator. These filters, with two and four poles, are centered at 2.4 GHz and 2.35 GHz, with fractional bandwidth of 14% and 9.8%, respectively. Other two filters are dual-mode narrowband filters, a two-pole and a four-pole, that use the original topology proposed for the triangular patch resonator with a \"T\"-shaped slot. The two-pole filter is centered at 7.8 GHz with fractional bandwidth of 4.3%, whereas the four-pole filter is centered at 7.5 GHz with 3.5% of bandwidth. The last filter is a broadband circular filter that uses the proposed circular triplemode patch resonator, which is a brand new behavior in the international literature that focus on patch resonators. This triple-mode filter with three poles is centered at 2.4 GHz with fractional bandwidth of 29%. Experimental results validate the methodology, which presents wide filter design flexibility with narrow, medium or broad bands, and good second harmonic rejection (results better than 13 dB). Layouts can be designed with more than 50% of area reduction, and without critical dimensions at the same time, resulting in a simple fabrication that utilizes conventional PCB photopatterning process.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-01-03T13:43:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoSecagemMicroondas.pdf: 1850592 bytes, checksum: c83b84b7d87e2b81afd8e14b88084d9e (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-10T16:10:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoSecagemMicroondas.pdf: 1850592 bytes, checksum: c83b84b7d87e2b81afd8e14b88084d9e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-10T16:10:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoSecagemMicroondas.pdf: 1850592 bytes, checksum: c83b84b7d87e2b81afd8e14b88084d9e (MD5) Previous issue date: 2003-04-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com o principal objetivo de estudar e desenvolver metodologias de controle e simulação dos processos de secagem por microondas, utiliza-se como ferramenta a modelagem físico-matemática dos efeitos térmicos e de transferência de massa causados pela irradiação das microondas em materiais sólidos porosos, levando-se em conta as variáveis relevantes para cada caso em questão. Apresentam-se vários resultados de simulações de perfis de campo elétrico, densidade de potência, temperatura e umidade no interior dos materiais de características homogêneas e com geometrias simples, nos regimes de excitação uni, bi e tridimensionais. Como estudo complementar, é modelado o processo térmico para o dimensionamento de secadores solares e eólicos, exibindo-se resultados de simulações realizadas. / With the main objective of studying and developing methodologies of control and simulation of microwave drying processes, this work uses as tool the physical-mathematical modelling of the thermal effects and mass transfer caused by microwave radiation in porous solid materials, taking into account the important variables for each case. Several results are presented, such as simulations of electric field profiles, power density, temperature and humidity inside materials with homogeneous characteristics and with simple geometry for the one, two and three-dimensional excitations. As a complementary study, the thermal process for the sizing of solar and wind dryers is modeled including the presentation of the results of the simulations developed.

Esta dissertação de mestrado apresenta uma metodologia de projeto de filtros de microondas planares passa-faixa tipo patch dual-mode, que associam baixas perdas nos condutores, boa capacidade de potência, rejeição da banda de segunda harmônica e miniaturização. Utilizou-se a ferramenta computacional MATLAB para desenvolver programas de cálculo de dimensões de ressoadores patch single-mode em função da freqüência fundamental e do substrato escolhido, bem como para cálculo da distribuição de campos eletromagnéticos (EM) ao longo destes ressoadores. O simulador EM 3D Momentum/ADS foi utilizado na análise, otimização e simulação do desempenho dos filtros. A metodologia desenvolvida consiste no projeto do ressoador patch single-mode nas geometrias quadrada, triangular e circular, com perturbações tais que resultem na freqüência central e banda de passagem desejadas para o filtro, bem como na miniaturização do mesmo. A metodologia engloba a análise do posicionamento das linhas de entrada e de saída para excitação dos modos desejados e seu acoplamento ao ressoador projetado. Foram propostos três ressoadores patch com topologias originais, modificados pela inserção de fendas, os quais foram aplicados ao projeto, construção e caracterização de cinco filtros. Desses, dois filtros passa-faixa dual-mode de banda mediana utilizam a nova topologia proposta de ressoador patch quadrado. Esses filtros, com dois e com quatro pólos, operam em 2,4 GHz e 2,35 GHz, com banda de passagem fracional de 14% e 9,8%, respectivamente. Outros dois filtros passa-faixa dual-mode de banda estreita, um com dois pólos e outro com quatro pólos, utilizam a topologia original proposta de ressoador patch triangular, com fenda em forma de \"T\" invertido. O filtro com dois pólos opera em 7,8 GHz, com banda de passagem fracional de 4,3% e o filtro de quatro pólos, em 7,5 GHz, com banda de 3,5%. Por fim, o filtro passa-faixa circular banda larga utiliza o ressoador patch circular proposto, que foi modificado para operar como triple-mode, comportamento inédito na literatura internacional enfocando ressoadores patch. Esse filtro triple-mode com três pólos apresenta freqüência central de 2,4 GHz e banda fracional de 29%. Os resultados experimentais validam a aplicação da metodologia, que apresenta grande flexibilidade no projeto de filtros com bandas estreitas, medianas ou largas, com boa rejeição na faixa de segunda harmônica (resultados acima de 13 dB). Conseguem-se leiautes miniaturizados com redução em área maior que 50% e ao mesmo tempo sem dimensões críticas, o que resulta em facilidade de fabricação através de métodos tradicionais de fotogravação em placas de circuito impresso. / This dissertation presents a methodology for the design of microwave planar bandpass filters using dual-mode patch resonators, which have low conductor loss, high power handling, second harmonic band rejection and miniaturization. MatLab software was used to develop routines that can calculate the dimensions of the single-mode patch resonators as a function of their fundamental frequency and of the chosen substrate. Further, these routines are able to calculate the electromagnetic (EM) field patterns across these resonators. Momentum/ADS EM 3D software was used for the analysis, optimization and simulation of the performance of the filters. The developed methodology consists on the design of the single-mode patch resonator in either square, rounded or triangular shape with perturbations that result in the desired filter\'s central frequency and bandwidth, and also in its miniaturization. The methodology involves the positioning of the input and output transmission lines to excite the desired modes and their coupling to the developed resonator. Three patch resonators were proposed with novel topologies that were modified by the insertion of slots, and applied to the design, fabrication, and measurements of five filters. Out of these five filters, two are dualmode medium band filters that use the proposed new topology for the square patch resonator. These filters, with two and four poles, are centered at 2.4 GHz and 2.35 GHz, with fractional bandwidth of 14% and 9.8%, respectively. Other two filters are dual-mode narrowband filters, a two-pole and a four-pole, that use the original topology proposed for the triangular patch resonator with a \"T\"-shaped slot. The two-pole filter is centered at 7.8 GHz with fractional bandwidth of 4.3%, whereas the four-pole filter is centered at 7.5 GHz with 3.5% of bandwidth. The last filter is a broadband circular filter that uses the proposed circular triplemode patch resonator, which is a brand new behavior in the international literature that focus on patch resonators. This triple-mode filter with three poles is centered at 2.4 GHz with fractional bandwidth of 29%. Experimental results validate the methodology, which presents wide filter design flexibility with narrow, medium or broad bands, and good second harmonic rejection (results better than 13 dB). Layouts can be designed with more than 50% of area reduction, and without critical dimensions at the same time, resulting in a simple fabrication that utilizes conventional PCB photopatterning process.

Orientador: Rosângela da Silva de Laurentiz / Resumo: Compostos contendo o núcleo quinolínico apresentam inúmeras propriedades biológicas e estão presentes em muitos fármacos utilizados atualmente contra malária, doenças coronárias e alergias. Existem inúmeras rotas sintéticas para a obtenção de derivados de quinolinas, entretanto, muitas delas são limitadas pelos materiais de partida utilizados e outras não se aplicam, por exemplo, à síntese dos compostos alvos desse trabalho que são lactonas quinolínicas, análogas a lignanas biologicamente ativas. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo propor uma rota sintética mais efetiva para a obtenção de lactonas quinolínicas através do uso de micro-ondas (MO), solventes e reagentes mais adequados reduzindo o tempo de reação e aumentando o rendimento do produto final. Inicialmente foi realizada a síntese dos intermediários anilinolactonas pela reação assistida por micro-ondas entre ácido tetrônico e anilinas. Os produtos foram obtidos após 40 minutos de reação com rendimentos variando de 74 a 98%. Para a obtenção de diferentes lactonas quinolínicas foi realizada a reação entre as várias anilinolactonas e aldeídos aromáticos contendo grupos sacadores e doadores de elétrons. As lactonas quinolínicas foram obtidas com 60 a 97% de rendimento como único produto. Foi testada também a reação para a obtenção de lactonoas dihidroquinolínicas pela reação entre anilinolactonas e aldeídos aromáticos em HCl concentrado. A partir dessa rota foram obtidas as lactonas dihidroquinolínicas com... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Compounds containing the quinoline nucleus have numerous biological properties and are present in many currently used drugs against malaria, coronary diseases and allergies. There are numerous synthetic routes for obtaining quinolines derivatives, however, many of them are limited by the starting materials used and others do not apply, for example to synthesis of the compounds of this work which are quinolinic lactones, analogous to biologically active lignans. The present work propose a more effective synthetic route to obtain quinolinic lactones through the use of microwaves (MW), solvents and reagents more suitable reducing the reaction time and increasing the yield of the final product. Initially the synthesis of the anilinolactones intermediates was carried out by the microwave-assisted reaction between tetronic acid and anilines. The products were obtained after 40 minutes of reaction with yields ranging from 74 to 98%. To obtain different quinolinic lactones the reaction between various anilinolactones and aromatic aldehydes containing electrondonating or electronwithdrawing substituents. The quinolinic lactones were obtained in 60 to 97% yield as the sole product. The reaction for the preparation of dihydroquinolinic lactones by the reaction between anilinolactones and aromatics aldehydes in concentrated HCl was also tested. From this route, the dihydroquinolinic lactones were obtained, as main products, in yields ranging from 55 to 85%. Under these conditions when ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Luiz Carlos Kretly / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:15:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_AlexSandro_M.pdf: 3575224 bytes, checksum: b70707a836ad0cdaffc87bb7346bab2a (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo estabelecer uma metodologia de projeto para circuitos planares de microondas chaveados utilizando diodos PIN (P-Intrinsic-N). O propósito central deste trabalho é chavear antenas visando o "controle do feixe", sendo a configuração utilizada facilmente adaptável para o uso em arranjos de antenas. As antenas ativas são baseadas no elemento quasi Yagi, com amplificação no mesmo substrato utilizado-se um LNA (Low Noise-Amplifier). Estes circuitos visam a aplicação nos diversos sistemas de comunicações móveis 3G e 4. G, podendo ser utilizados tanto na ERB quanto no terminal móvel, e também em outros padrões, tais como Wi-Fi, Bluetooth, IEEE 802.16, IEEE 802.11 entre outros. São apresentadas todas a.c; simula ções, guias de projeto, tecnologia.c; de implementação e as medidas de caracterização elétrica e de campo aberto para os protótipos construídos / Abstract: This work aims to establish a design guide methodology for switching microwave planar circuits using PIN (P-Intrinsic-N) diodes. The main purpose of this work is switching antennas to make the beam steering, due to this property to be easily adapted for use in antenna arrays. The active antennas are based on quasi-Yagi element, with amplification on the same substrate using a LNA (Low Noise-Amplifier). This circuits can be applied in severa! 3G and 4G mobile communication systems either in base stations or in mobile terminaIs, and also with other standards, such as Wi-Fi, Bluetooth, IEEE 802.16, IEEE 802.11, and others. There are presented the simulations, design guidelines, implementation technology, and the measurements of the electrical characterization and open-air radiation pattern to the fabricated prototypes / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

No autorizada por el autor a ser publicada a texto completo / El objetivo de la presente memoria es simular el comportamiento electromagnético del fotomezclador UTC-TW como es parte de un proyecto de desarrollo del laboratorio de Fotónica-THz del Departamento de Ingeniería Eléctrica. La memoria comienza con una revisión de conceptos básicos de teoría de microondas, teoría de antenas, el método de elementos finitos y las características más importantes de la estructura UTC-TW. Además se reseñan las características más importantes de dos programas para la simulación de estructuras a altas frecuencias con el método de elementos finitos: HFSS y CST MicroWave Studio. Luego, se indica la forma en que fueron parametrizadas las dimensiones del dispositivo en los softwares HFSS y CST, las características del equipo computacional utilizado y la forma en que se analiza el dispositivo. Con esto se obtienen los primeros resultados y se los presenta. A continuación se muestran los pasos seguidos para obtener un modelo con bajo costo computacional de la estructura para el análisis en frecuencia en el software HFSS. Se encuentra que es imposible obtener resultados útiles en HFSS debido a limitaciones de memoria RAM, lo que obliga a migrar el diseño a CST donde se realiza un análisis en el dominio del tiempo o transitorio. En CST se obtienen resultados convincentes a un menor costo en memoria y tiempo de computación, los que se comparan con resultados de un diseño simplificado en HFSS. Finalmente se hace una comparación entre HFSS y CST MWS y se concluye que CST es la mejor alternativa para el tipo de estructura estudiada dada la situación actual del equipo computacional disponible. Además se proponen alternativas al método de elementos finitos para la simulación del dispositivo y se indican algunas consideraciones para simulaciones futuras en HFSS y CST.

Neste trabalho investiga-se, inicialmente, o comportamento de um amplificador klystron de múltiplas cavidades segundo uma análise a pequenos sinais linear considerando o efeito de carga espacial para, na seqüência, apresentar uma análise do dispositivo utilizando um modelo não-linear a grandes sinais. Na primeira investigação apresenta-se, a partir da teoria dos modos normais, expressões que descrevem o balanço de potência complexo em uma cavidade excitada por um feixe de elétrons. Na seqüência, utiliza-se um modelo linearizado a pequenos sinais para desenvolver uma expressão para a densidade de corrente de convecção ao longo do tubo de deriva acoplado a múltiplas cavidades reentrantes, em função do campo elétrico produzido nos gaps de interação das cavidades. Estas expressões formam a base para a determinação do ganho de voltagem e de ganho de potência de um amplificador klystron de múltiplas cavidades, além da determinação de uma expressão para a largura de banda, sob a hipótese de cavidades idênticas e igualmente espaçadas. O código desenvolvido é validado utilizando-se os parâmetros de um amplificador klystron de 4 cavidades, com corrente d.c. de 525 mA, voltagem d.c. de 6 kV e freqüência de 1,849 MHz, quando se obteve um ganho de 70 dB. Na análise a grandes sinais, o modelo matemático utiliza o formalismo lagrangiano para resolver a dinâmica das partículas, descritas conforme o modelo de discos com raio finito, em uma análise unidimensional, considerando os efeitos não-lineares devido aos campos de carga espacial. O código é validado usando os dados de um amplificador klystron comercial Varian. Dentre outros, os gráficos da velocidade e da densidade do feixe de elétrons, da corrente harmônica, do ganho por cavidade, da conversão AM/AM, da compressão de ganho e da energia do sistema são mostrados e discutidos. Além disso, apresentou-se também um método para a determinação da freqüência de ressonância 0 f , para o fator de qualidade Q e para a razão (R Q) em cavidades cilíndricas reentrantes, de relevância para o projeto de amplificadores klystron de múltiplas cavidades, utilizando a técnica do casamento de admitância do gap de interação entre a cavidade e o tubo de deriva. Um dos resultados mais significativos é o da corrente harmônica fundamental, que resultou 60% maior do que a corrente d.c. considerando um dispositivo com 4 cavidades. / This work investigates, initially, a klystron amplifier with multiple cavities using a small signal analysis considering the space charge effects for, in sequence, provide an analysis of the device using a model for large signals. In the first investigation is presented, from the normal modes theory according to J. Slater, expressions that describe the complex balance of power in a cavity excited by an electron beam. Subsequently, it uses a linearized model for small signals to develop an expression for the convection current density along the drift tube coupled to multiple reentrant cavities, depending on the electric field produced in the interaction gaps of the cavities. These expressions form the basis for determining the voltage gain and power gain of an amplifier klystron to multiple cavities, and determination of an expression for the bandwidth, under the hypothesis of identical and equally spaced cavities. The developed code is validated using the parameters of a klystron amplifier, four cavities, with dc current 525 mA, dc voltage of 6 kV, and frequency of 1.849 GHz, when it obtained a gain of 70 dB. In the large signal analysis, the mathematical model uses the lagrangian formalism to solve the dynamics of particles, described as the model disk with finite radius in a one-dimensional analysis, considering the nonlinear effects due to space charge fields. The code is validated using data from a commercial Varian klystron amplifier of 1.848 GHz. Among others, the graphs of velocity and density of the electron beam, the harmonic current, the gain per cavity, the conversion AM/AM compression gain and energy of the system are shown and discussed. Moreover, it is presented a method for determining the resonant frequency 0 f , for the quality factor Q and the (R Q) at reentrant cylindrical cavities, of relevance for the design of a klystron amplifier of multiple cavities, using the admittance matching technique in the gap of interaction between the cavity and drift tube. One of the more significant is the fundamental harmonic current, which resulted 60% higher than the dc current considering a device with four cavities.

O presente trabalho apresenta um equipamento para o processamento de reduções carbotérmicas sob campo de micro-ondas, permitindo pleno controle da potência fornecida e da medida da energia de micro-ondas efetivamente aplicada à carga em processo de redução podendo assim realizar balanços de energia e determinação de taxa de reação com altos níveis de confiança. O equipamento permite, sobretudo, a medida simultânea de temperatura e de massa do material sob redução, e a fácil reprodutibilidade das condições de ensaio. O protótipo opera com um gerador de micro-ondas de 2.45 GHz e potência variável até 3000 W. A amostra é mantida sob atmosfera de argônio. Nos testes operacionais do protótipo procedeu-se à redução carbotérmica de minério de ferro de Carajás, utilizando coque de petróleo como redutor através de pelotas esféricas com massa de 3,5 g e diâmetro de 15 mm. Obtiveram-se curvas cinéticas de redução de minério de ferro e de consumo de energia durante o processo. Os dados colhidos com este protótipo permitiram realizar uma análise da energia de micro-ondas efetivamente consumida na redução do minério. / This work presents of a device for microwave enhanced carbothermic reductions which permits the full control of microwave power irradiated, the measurement of effectively applied microwave power to the charge in process thus performing a high confidence determination of rate of reaction and energy balance. In particular, the simultaneous records of its temperature and mass loss, and good reproducibility of operation parameters, are obtainable. This prototype works with a 2.45 GHz microwave generator with variable power up to 3000 W. Samples are processes under argon gas atmosphere. Operational tests for Carajás iron ore reduction with petroleum coke were performed using spherical pellets with weight of 3,5 g and diameter of 15 mm. Kinetic curves of iron ore reduction and effective consumption of microwave power curves were determined. These results made possible to perform an analysis of actual energy consumption for enhanced microwave iron ore carbothermic reduction.