Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RobertoRCF_TESE.pdf: 987513 bytes, checksum: 957f5ea8a43b953deeae4b60b26191b2 (MD5) Previous issue date: 2012-05-18 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work presents a theoretical, numerical and computation analysis of parameters of a rectangular microstrip antenna with metamaterial substrate, fin line as a coupler and also integrated devices like integrated filter antenna. It is applied theory to full-wave of Transverse Transmission Line - TTL method, to characterize the magnitude of the substrate and obtain the general equations of the electromagnetic fields. About the metamaterial, they are characterized by permittivity and permeability tensor, reaching to the general equations for the electromagnetic fields of the antenna. It is presented a study about main representation of PBG(Photonic Band Gap) material and its applied for a specific configuration. A few parameters are simulated some structures in order to reduce the physical dimensions and increase the bandwidth. The results are presented through graphs. The theoretical and computational analysis of this work have shown accurate and relatively concise. Conclusions are drawn and suggestions for future work / Este trabalho apresenta a an?lise te?rica, num?rica e computacional dos par?metros de uma antena de microfita do tipo retangular sobre substrato metamaterial, linha de laminas na forma de acoplador e tamb?m de estruturas integrada como a antena filtro integrada. ? aplicada a teoria de onda completa do m?todo da Linha de Transmiss?o Transversa - LTT, para a caracteriza??o das grandezas do substrato e obten??o das equa??es gerais dos campos eletromagn?ticos. Sobre o metamaterial, os mesmos s?o caracterizados atrav?s de tensores permissividade e permeabilidade, chegando-se ?s equa??es gerais para os campos eletromagn?ticos da antena. ? apresentado um estudo das principais representa??es do material PBG (Photonic Band Gap) e suas aplica??es para determinadas configura??es. S?o simulados v?rios par?metros de algumas estruturas com o intuito de diminuir as dimens?es f?sicas e aumentar a largura de banda das mesmas. Os resultados s?o apresentados atrav?s de gr?ficos. A an?lise te?rico-computacional desse trabalho se mostra precisa e relativamente concisa. S?o apresentadas as conclus?es e sugest?es para trabalhos futuros

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HertzWCL_TESE.pdf: 4465162 bytes, checksum: b8574ba7e4819cb59386ad0ba99ebd86 (MD5) Previous issue date: 2012-10-11 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The frequency selective surfaces, or FSS (Frequency Selective Surfaces), are structures consisting of periodic arrays of conductive elements, called patches, which are usually very thin and they are printed on dielectric layers, or by openings perforated on very thin metallic surfaces, for applications in bands of microwave and millimeter waves. These structures are often used in aircraft, missiles, satellites, radomes, antennae reflector, high gain antennas and microwave ovens, for example. The use of these structures has as main objective filter frequency bands that can be broadcast or rejection, depending on the specificity of the required application. In turn, the modern communication systems such as GSM (Global System for Mobile Communications), RFID (Radio Frequency Identification), Bluetooth, Wi-Fi and WiMAX, whose services are highly demanded by society, have required the development of antennas having, as its main features, and low cost profile, and reduced dimensions and weight. In this context, the microstrip antenna is presented as an excellent choice for communications systems today, because (in addition to meeting the requirements mentioned intrinsically) planar structures are easy to manufacture and integration with other components in microwave circuits. Consequently, the analysis and synthesis of these devices mainly, due to the high possibility of shapes, size and frequency of its elements has been carried out by full-wave models, such as the finite element method, the method of moments and finite difference time domain. However, these methods require an accurate despite great computational effort. In this context, computational intelligence (CI) has been used successfully in the design and optimization of microwave planar structures, as an auxiliary tool and very appropriate, given the complexity of the geometry of the antennas and the FSS considered. The computational intelligence is inspired by natural phenomena such as learning, perception and decision, using techniques such as artificial neural networks, fuzzy logic, fractal geometry and evolutionary computation. This work makes a study of application of computational intelligence using meta-heuristics such as genetic algorithms and swarm intelligence optimization of antennas and frequency selective surfaces. Genetic algorithms are computational search methods based on the theory of natural selection proposed by Darwin and genetics used to solve complex problems, eg, problems where the search space grows with the size of the problem. The particle swarm optimization characteristics including the use of intelligence collectively being applied to optimization problems in many areas of research. The main objective of this work is the use of computational intelligence, the analysis and synthesis of antennas and FSS. We considered the structures of a microstrip planar monopole, ring type, and a cross-dipole FSS. We developed algorithms and optimization results obtained for optimized geometries of antennas and FSS considered. To validate results were designed, constructed and measured several prototypes. The measured results showed excellent agreement with the simulated. Moreover, the results obtained in this study were compared to those simulated using a commercial software has been also observed an excellent agreement. Specifically, the efficiency of techniques used were CI evidenced by simulated and measured, aiming at optimizing the bandwidth of an antenna for wideband operation or UWB (Ultra Wideband), using a genetic algorithm and optimizing the bandwidth, by specifying the length of the air gap between two frequency selective surfaces, using an optimization algorithm particle swarm / As superf?cies seletivas de freq??ncia, ou FSS (Frequency Selective Surfaces), s?o estruturas constitu?das por arranjos peri?dicos de elementos condutores, denominados patches, geralmente muito finos e impressos sobre camadas diel?tricas, ou de aberturas, perfuradas em superf?cies met?licas muito finas, para aplica??es nas faixas de microondas e ondas milim?tricas. Estas estruturas s?o frequentemente utilizadas em aeronaves, m?sseis, sat?lites, radomes, antenas de refletor, antenas de alto ganho e fornos de microondas, por exemplo. A utiliza??o destas estruturas tem como objetivo principal filtrar bandas de freq??ncia, que podem ser de transmiss?o ou de rejei??o, dependendo da especificidade da aplica??o desejada. Por sua vez, os sistemas de comunica??o modernos, tais como GSM (Global System for Mobile Communications), RFID (Radio Frequency Identification), Bluetooth, Wi-Fi e WiMAX, cujos servi?os s?o altamente demandados pela sociedade, t?m requerido o desenvolvimento de antenas que apresentem, como caracter?sticas principais, baixo custo e perfil, al?m de peso e dimens?es reduzidas. Neste contexto, a antena de microfita se apresenta como uma excelente op??o para os sistemas de comunica??es atuais, pois (al?m de atenderem intrinsicamente aos requisitos mencionados) s?o estruturas planares de f?cil fabrica??o e integra??o com outros componentes de circuitos de microondas. Em consequ?ncia, a an?lise e principalmente a s?ntese destes dispositivos, em face da grande possibilidade de formas, dimens?es e periodicidade de seus elementos, tem sido efetuada atrav?s de modelos de onda completa, tais como o m?todo dos elementos finitos, o m?todo dos momentos e o m?todo das diferen?as finitas no dom?nio do tempo. Entretanto, estes m?todos apesar de precisos requerem um grande esfor?o computacional. Neste contexto, a intelig?ncia computacional (IC) tem sido utilizada com sucesso nos projetos e na otimiza??o de estruturas planares de microondas, como uma ferramenta auxiliar e muito adequada, dada a complexidade das geometrias das antenas e das FSS consideradas. A intelig?ncia computacional ? inspirada em fen?menos naturais como: aprendizado, percep??o e decis?o, utilizando t?cnicas como redes neurais artificiais, l?gica fuzzy, geometria fractal e computa??o evolucion?ria. Este trabalho realiza um estudo de aplica??o de intelig?ncia computacional utilizando metaheur?sticas como algoritmos gen?ticos e intelig?ncia de enxames na otimiza??o de antenas e superf?cies seletivas de frequ?ncia. Os algoritmos gen?ticos s?o m?todos computacionais de busca baseados na teoria da sele??o natural proposta por Darwin e na gen?tica utilizados para resolver problemas complexos como, por exemplo, problemas em que o espa?o de busca cresce com as dimens?es do problema. A otimiza??o por enxame de part?culas tem como caracter?sticas a utiliza??o da intelig?ncia de forma coletiva sendo aplicada em problemas de otimiza??o em diversas ?reas de pesquisa. O objetivo principal deste trabalho consiste na utiliza??o da intelig?ncia computacional, na an?lise e s?ntese de antenas e de FSS. Foram consideradas as estruturas de um monopolo planar de microfita, do tipo anel, e de uma FSS de dipolos em cruz. Foram desenvolvidos os algoritmos de otimiza??o e obtidos resultados para as geometrias otimizadas de antenas e FSS consideradas. Para a valida??o de resultados foram projetados, constru?dos e medidos v?rios prot?tipos. Os resultados medidos apresentaram excelente concord?ncia com os simulados. Al?m disso, os resultados obtidos neste trabalho foram comparados com os simulados atrav?s de um software comercial, tendo sido observada tamb?m uma excelente concord?ncia. Especificamente, a efici?ncia das t?cnicas de IC utilizadas foram comprovadas atrav?s de resultados simulados e medidos, objetivando a otimiza??o da largura de banda de uma antena para opera??o em banda ultralarga, ou UWB (Ultra Wideband), com a utiliza??o de um algoritmo gen?tico e da otimiza??o da largura de banda, atrav?s da especifica??o do comprimento do gap de ar entre duas superf?cies seletivas de frequ?ncia, utilizando um algoritmo de otimiza??o por enxame de part?culas

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IradilsonFC.pdf: 1175734 bytes, checksum: 1b789bd9fa5e1240b46ecdcefd19f939 (MD5) Previous issue date: 2009-08-11 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work aims to present how the reconfigurable microstrip antennas and frequency selective surfaces can be used to operate at communication systems that require changing their operation frequency according to system requirements or environmental conditions. The main purpose is to present a reconfigurable circular microstrip antenna using a parasitic ring and a reconfigurable dipole frequency selective surface. Thereupon there are shown fundamental topics like microstrip antennas, PIN diodes and the fundamental theory of reconfigurable antennas and frequency selective surfaces. There are shown the simulations and measurements of the fabricated prototypes and it is done an analysis of some parameters like the bandwidth and radiation pattern, for the antennas, and the transmission characteristics, for the frequency selective surface. Copper strips were used in place of the diodes for proof of the reconfigurability concept / Este trabalho tem como objetivo apresentar como as antenas de microfita e as superf?cies seletivas de frequ?ncia reconfigur?veis podem ser alternativas para operar em sistemas de comunica??o sem fio que necessitem alterar sua frequ?ncia de opera??o de acordo com os requisitos impostos a este sistema ou condi??es do meio. O prop?sito central ? apresentar uma antena de microfita com patch circular reconfigur?vel utilizando um anel parasita e uma superf?cie seletiva de frequ?ncia tipo dipolo reconfigur?vel. Para isto s?o apresentados temas fundamentais como as antenas de microfita, diodos PIN e a teoria fundamental de opera??o das antenas e superf?cies seletivas de frequ?ncia reconfigur?veis. S?o apresentadas todas as simula??es e medi??es realizadas dos prot?tipos constru?dos e ? feita uma an?lise de alguns par?metros como largura de banda e diagrama de radia??o, para as antenas, e caracter?sticas de transmiss?o, para as superf?cies seletivas de frequ?ncia. Foram utilizadas fitas de cobre no lugar dos diodos para a prova do conceito de reconfigurabilidade

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ValdemirPSN_DISSERT.pdf: 1834625 bytes, checksum: 95e248e92979a128a6b21a87f73fdd48 (MD5) Previous issue date: 2013-07-26 / The planar circuits are structures that increasingly attracting the attention of researchers, due the good performance and capacity to integrate with other devices, in the prototyping of systems for transmitting and receiving signals in the microwave range. In this context, the study and development of new techniques for analysis of these devices have significantly contributed in the design of structures with excellent performance and high reliability. In this work, the full-wave method based on the concept of electromagnetic waves and the principle of reflection and transmission of waves at an interface, Wave Concept Iterative Procedure (WCIP), or iterative method of waves is described as a tool with high precision study microwave planar circuits. The proposed method is applied to the characterization of planar filters, microstrip antennas and frequency selective surfaces. Prototype devices were built and the experimental results confirmed the proposed mathematical model. The results were also compared with simulated results by Ansoft HFSS, observing a good agreement between them. / Os circuitos planares s?o estruturas que atraem cada vez mais a aten??o dos pesquisadores, pelo bom desempenho e pela capacidade de integra??o com outros dispositivos, na prototipagem de sistemas de transmiss?o e recep??o de sinais na faixa de micro-ondas. Neste contexto, o estudo e o desenvolvimento de novas t?cnicas de an?lise desses dispositivos t?m contribu?do de forma significativa na concep??o de estruturas com desempenhos excelentes e alto grau de confiabilidade. Neste trabalho, o m?todo de onda completa baseado no conceito de ondas eletromagn?ticas e no princ?pio da reflex?o e transmiss?o de ondas em uma interface, Wave Concept Iterative Procedure (WCIP), ou m?todo iterativo das ondas ? descrito como uma ferramenta com alto grau de precis?o no estudo de circuitos planares de micro-ondas. O m?todo proposto ? aplicado na caracteriza??o de filtros planares, antenas de microfita e superf?cies seletivas de frequ?ncia. Prot?tipos dos dispositivos foram constru?dos e os resultados experimentais comprovaram o modelo matem?tico proposto. Os resultados obtidos tamb?m foram comparados com os resultados simulados pelo Ansoft HFSS, tendo sido observada uma boa concord?ncia entre eles

Submitted by Sandro Camargo (sandro.camargo@unipampa.edu.br) on 2015-05-09T23:05:48Z No. of bitstreams: 1 117110020.pdf: 13178438 bytes, checksum: f29a9ebb8c16cd912a974177b062c58e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-09T23:05:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 117110020.pdf: 13178438 bytes, checksum: f29a9ebb8c16cd912a974177b062c58e (MD5) Previous issue date: 2014-04-04 / Neste trabalho é apresentado um estudo de redes lineares de antenas com elementos isotrópicos e projetos em tecnologia de microfita, com diagrama de irradiação conformado e controle dos lóbulos secundários. A especificação a ser cumprida éa de uma antena para estações rádio-base operando na frequência alocada par a tecnologia 4G no Brasil. O trabalho descreve ferramentas computacionais que auxiliem na síntese de redes de antenas. Como resultado do processo de otimização, os coeficientes de excitação dos diversos elementos que compõem as redes de antenas são obtidos. Primeiramente é descrito o sistema de telefonia móvel celular, apresentando os principais pontos de interesse neste trabalho, tais como evolução dos sistemas de comunicação sem fio, conceito de reuso de frequência, capacidade do sistema, interferência co-canal e posicionamento das estações rádio-base no sistema celular, além das principais características elétricas das antenas utilizadas atualmente no atendimento aos assinantes. Em seguida, considera-se a existência de uma linha de visada entre a estação rádio-base e o usuário, possibilitando a obtenção do nível aproximado de potência recebida à medida este se afasta da torre. Como meta, deseja-se a distribuição uniforme da potência até o limite da célula, que resulta em um diagrama de irradiação para a antena na forma de cossecante ao quadrado. Além disso, busca-se a minimização da interferência co-canal e a redução do percentual de energia irradiada na região do horizonte. Métodos de síntese de diagrama são estudados e implementados em Matlab visanado a obtenção do diagrama desejado a partir dos coeficientes de excitação dos elementos da rede linear, tais como, método da Transformada de Fourier, de Woodward-Lawson e dos mínimos quadrados. Apesar destes métodos serem vastamente utilizados, não foi possível obter uma síntese adequada do diagrama desejado. Desta forma, métodos de otimização iterativos foram investigados visando ao controle dos lóbulos secundários e a conformação do diagrama. Optou-se pela combinação do algoritmo genético com a programação quadrática sequencial, empregado para a busca de um mínimo local tendo como partida a melhor solução encontrada pelo algoritmo genético. Tal combinação permitiu rápida convergência na obtenção dos coeficientes de excitação da rede. Em seguida uma rede de antenas de microfita foi projetada no software HFSS para reproduzir o diagrama na forma de cossecante ao quadrado quando excitadas pelos coeficientes calculados com a ferramenta computacional. Durante o processo de síntese, todos os efeitos observados em uma rede de antenas foram considerados, tais como acoplamento mútuo e efeito de borda. Após conhecidos o coeficientes de excitação, projetou-se um sistema alimentador em tecnologia de microfita para fornecer os respectivos valores de correntes às antenas que compõem a rede. Por fim, é realizada a comparação entre o diagrama sintetizado e o obtido, o que permitiu a validação da ferramenta computacional. / In this work, the development of a computational tool that performs the synthesis of linear antenna arrays is presented and extensively discussed. The main intended applications is the design of an antenna suitable for radio-base stations of mobile communications systems, whereby uniform power distribution should be achieved inside the cell. The present work starts with the presentation of a review about mobile communication systems, whereby the main aspects are briefly discussed. An analysis is carried out to derive an expression that relates the antenna radiation pattern to the uniform power distribution inside a cell. This feature is achieved if the radiation pattern of the transmitting structure exhibits squared-cosecant shaped. Classical methods for pattern synthesis have been implemented in Matlab and have tested for the case of a squared-cosecant shape. Neither the Fourier Transform nor the Woodward-Lawson techniques could synthesize such a pattern satisfactorily. Thus iterative methods have been studied and implemented. The first iterative technique was based on the minimization of least-square errors, which has been used successfully for beamforming purposes. However, this technique proved to be unsuitable for the synthesis of squared-cosecant shaped patterns. Acceptable results could only be obtained by means of a genetic algorithm-square quadratic programming combined approach, which allowed obtaining fast convergence of the optimization of the excitation coefficients for the linear array elements. In order to demonstrate the efficiency of the developed tool, two microstrip antenna arrays that operate in the frequency band allocated for the Brazilian 4G systems have been studied. The embedded radiation pattern of each array element has been taken into account during the synthesis of the squared-cosecant shaped pattern. This approach allowed mutual coupling, as well as the truncation of the ground plane, to be compensated during the optimization process. The synthesized pattern enabled to reduce the power radiated above the horizon, as well as the co-channel interference. In order to validate the technique, a complete array including the power divider has been designed using the electromagnetic simulator HFSS. Good agreement has been obtained between the synthesized pattern and the simulated one in HFSS.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GeorgeDFA_Capa_ate_pag15.pdf: 8968407 bytes, checksum: 05f7b40d8df8312cf173aaad3ec43f83 (MD5) Previous issue date: 2006-08-04 / Recently, planar antennas have been studied due to their characteristics as well as the advantages that they offers when compared with another types of antennas. In the mobile communications area, the need for this kind of antennas have became each time bigger due to the intense increase of the mobile communications this sector. That needs of antennas which operate in multifrequency and wide bandwidth. The microstrip antennas presents narrow bandwidth due the loss in the dielectric generated by radiation. Another limitation is the radiation pattern degradation due the generation of surface waves in the substrate. In this work some used techniques to minimize the disadvantages (previously mentioned) of the use of microstrip antennas are presented, those are: substrates with PBG material - Photonic Bandgap, multilayer antennas and with stacked patches. The developed analysis in this work used the TTL - Transverse Transmission Line method in the domain of Fourier transform, that uses a component of propagation in the y direction (transverse to the direction real of propagation z), treating the general equations of electric and magnetic field as functions of Ey and Hy. One of the advantages of this method is the simplification of the field equations. therefore the amount of equations lesser must the fields in directions x and z be in function of components Ey and Hy. It will be presented an brief study of the main theories that explain the superconductivity phenomenon. The BCS theory. London Equations and Two Fluids model will be the theories that will give support the application of the superconductors in the microfita antennas. The inclusion of the superconductor patch is made using the resistive complex contour condition. This work has as objective the application of the TTL method to microstrip structures with single and multilayers of rectangular patches, to obtaining the resonance frequency and radiation pattern of each structure / Recentemente as antenas planares t?m despertado interesses devido ?s suas caracter?sticas, assim como pelas vantagens que oferecem quando comparadas com os demais tipos de antenas. Na ?rea de comunica??es m?veis a necessidade de antenas desse tipo tem-se tornado cada vez maior devido ao intenso crescimento desse setor, necessitando de antenas que operem em multifreq??ncia e em banda larga. As antenas de microfita apresentam largura de banda estreita devido ?s perdas no diel?trico geradas pela irradia??o. Outra limita??o ? a degrada??o do diagrama de irradia??o devido ? gera??o de ondas de superf?cie no substrato. Neste trabalho s?o apresentadas algumas t?cnicas usadas para tentar minimizar as desvantagens (citadas acima) do uso de antenas de microfita, sendo elas: substratos com material PBG - Photonic Bandgap, antenas em multicamadas e a utiliza??o de patches fabricados de materiais supercondutores. As an?lises desenvolvidas neste trabalho foram realizadas com a utiliza??o do m?todo LTT - Linha de Transmiss?o Transversa no dom?nio da transformada de Fourier, que utiliza uma componente de propaga??o na dire??o y (transversa ? dire??o real de propaga??o z), tratando assim as equa??es gerais dos campos el?tricos e magn?ticos em fun??es de Ey e Hy. Uma das vantagens desse m?todo ? a simplifica??o das equa??es de campo, pois a quantidade de equa??es ? menor devido os campos nas dire??es x e z ficarem em fun??o das componentes Ey e Hy. Ser? apresentado um breve estudo das principais teorias que explicam o fen?meno da supercondutividade. As teorias BCS, Equa??es de London e modelo dos Dois Fluidos ser?o as teorias que dar?o suporte a aplica??o dos supercondutores nas antenas microfita. A inclus?o do patch supercondutor ? feita utilizando-se a condi??o de contorno complexa resistiva. Este trabalho tem como objetivo a aplica??o do m?todo LTT ?s estruturas de microfita