A área de projeto, modelagem e simulação de circuitos e dispositivos para microondas e ondas milimétricas é muito promissora para o uso de algoritmos de otimização, dada a atual complexidade advinda do número de parâmetros considerados e exigência de desempenho. Estes algoritmos são particularmente úteis quando se trata de circuitos e dispositivos que têm sido projetados com base em experiência de projetistas ou procedimentos de tentativa e erro. Várias abordagens têm sido propostas para auxiliar o projeto e otimização de circuitos e dispositivos. Dentre elas, o algoritmo genético (AG) tem se destacado por ser computacionalmente simples e eficaz na busca de soluções ótimas de problemas de otimização multitarefa. Os conceitos básicos e algumas ferramentas que úteis para a melhoria da convergência deste método de otimização são apresentados neste trabalho. Algoritmos baseados em AG são propostos para projetar circuitos de microondas a partir de curvas de resposta em freqüência desejadas. Os algoritmos devem determinar as configurações de circuitos equivalentes que realizem as características desejadas. Para ilustrar a versatilidade do programa, são apresentados exemplos de diversos filtros de microondas projetados com componentes discretos e microfitas, descontinuidades em guias de onda retangulares e filtros passa-faixa utilizando acopladores direcionais. Técnicas para a determinação de parâmetros de espalhamento de redes formadas por seções de microfita arbitrariamente conectadas são desenvolvidas. O objetivo do algoritmo é determinar uma configuração de associação de seções de microfitas que reproduza a curva de resposta em freqüência desejada. Vários resultados numéricos são apresentados e comparados com simulações realizadas em software comercial e atestam a versatilidade e aplicabilidade dos algoritmos propostos. / Optimization algorithms have proved to be a valuable tool for the design, modeling and simulation of circuits and devices for microwave and millimeter wave applications. These algorithms are particularly useful when the design of circuits and devices are based either on the designer experience or on trial-and-error procedures. Several approaches currently available in the literature are dedicated to the design of circuits and devices. Nevertheless, a special attention has been paid to the genetic algorithm (GA) approach by virtue of its simple computational procedures and efficiency to find the optimum solution of multitask problems. This work presents the basic GA concepts and proposes algorithms to design and optimize microwave circuits, including several filters based on microstrip technique, lumped elements, discontinuities in rectangular waveguides, and bandpass filters using directional couplers. Additionally, it is proposed a technique to evaluate the S-parameters of a circuit formed by arbitrarily-connected microstrip sections. The GA is employed in this case to find a configuration capable of exhibiting a pre-established frequency response. Several numerical results are presented and compared with simulations carried out with commercial software package. The results show the versatility and applicability of the proposed GA procedures in the design, modeling and simulations of microwave circuits.

A área de projeto, modelagem e simulação de circuitos e dispositivos para microondas e ondas milimétricas é muito promissora para o uso de algoritmos de otimização, dada a atual complexidade advinda do número de parâmetros considerados e exigência de desempenho. Estes algoritmos são particularmente úteis quando se trata de circuitos e dispositivos que têm sido projetados com base em experiência de projetistas ou procedimentos de tentativa e erro. Várias abordagens têm sido propostas para auxiliar o projeto e otimização de circuitos e dispositivos. Dentre elas, o algoritmo genético (AG) tem se destacado por ser computacionalmente simples e eficaz na busca de soluções ótimas de problemas de otimização multitarefa. Os conceitos básicos e algumas ferramentas que úteis para a melhoria da convergência deste método de otimização são apresentados neste trabalho. Algoritmos baseados em AG são propostos para projetar circuitos de microondas a partir de curvas de resposta em freqüência desejadas. Os algoritmos devem determinar as configurações de circuitos equivalentes que realizem as características desejadas. Para ilustrar a versatilidade do programa, são apresentados exemplos de diversos filtros de microondas projetados com componentes discretos e microfitas, descontinuidades em guias de onda retangulares e filtros passa-faixa utilizando acopladores direcionais. Técnicas para a determinação de parâmetros de espalhamento de redes formadas por seções de microfita arbitrariamente conectadas são desenvolvidas. O objetivo do algoritmo é determinar uma configuração de associação de seções de microfitas que reproduza a curva de resposta em freqüência desejada. Vários resultados numéricos são apresentados e comparados com simulações realizadas em software comercial e atestam a versatilidade e aplicabilidade dos algoritmos propostos. / Optimization algorithms have proved to be a valuable tool for the design, modeling and simulation of circuits and devices for microwave and millimeter wave applications. These algorithms are particularly useful when the design of circuits and devices are based either on the designer experience or on trial-and-error procedures. Several approaches currently available in the literature are dedicated to the design of circuits and devices. Nevertheless, a special attention has been paid to the genetic algorithm (GA) approach by virtue of its simple computational procedures and efficiency to find the optimum solution of multitask problems. This work presents the basic GA concepts and proposes algorithms to design and optimize microwave circuits, including several filters based on microstrip technique, lumped elements, discontinuities in rectangular waveguides, and bandpass filters using directional couplers. Additionally, it is proposed a technique to evaluate the S-parameters of a circuit formed by arbitrarily-connected microstrip sections. The GA is employed in this case to find a configuration capable of exhibiting a pre-established frequency response. Several numerical results are presented and compared with simulations carried out with commercial software package. The results show the versatility and applicability of the proposed GA procedures in the design, modeling and simulations of microwave circuits.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:32:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8671_1.pdf: 601731 bytes, checksum: f20a6ee84c7991662d9be28e066128fd (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Nesta Dissertação de mestrado descrevemos aspectos da Teoria clássica dos operadores pseudodiferenciais, apresentando suas definições básicas e o cálculo pseudodiferencial clássico. Em seguida introduzimos as variedades assintoticamente hiperbólicas, e damos importantes resultados obtidos por R. Melrose e R. Mazzeo sobre extensões meromorfas do resolvente modificado, a quase todo o plano complexo. Finalmente fazemos referência a resultados obtidos por A. Sá Barreto e M. Joshi sobre a Matriz de Espalhamento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The scientific advances we have experienced in recent decades have enabled us to produce systems in the mesoscopic scale. These systems have become very useful as research tools in various areas of science. In mesoscopic physics the ondulatory characteristic of electrons is more evident than in classical physics and the electron conduction process is better represented by the wave function that describes it. Examples of application of mesoscopic systems are quantum dots which are open cavities where electrons are limited to flow through. Thus, the objective of this work is to study the effects of decoherence in the transport of electrons in two systems: i) quantum dot with a fictitious guide and ii) quantum dot with stub, where we take into account ondulatory properties of electrons. The formalism that we use is the scattering matrix, which relates the incoming and outgoing amplitudes in the scattering of waves coming in and out of the scattering region. Since the studied systems are chaotic, the scattering matrices can be treated as random. These matrices were generated by computational simulation and then the conductance values were computed. The conductance distribution was obtained by means of probabilistic analysis. / Os avanços científicos que temos experimentado nas últimas décadas proporcionaram a construção de sistemas em escala mesoscópica. Esses sistemas tornaram-se muito úteis como ferramentas de investigação em diversas áreas da ciência. Na física mesoscópica a característica ondulatória dos elétrons é mais evidente do que na física clássica e o processo de condução dos elétrons é melhor representado pela função de onda que os descreve. Exemplos da aplicação de sistemas mesoscópicos são os pontos quânticos que são cavidades abertas por onde os elétrons são limitados a fluirem. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é estudar os efeitos da decoerência no transporte de elétrons em dois sistemas: i) ponto quântico com guia fictício e ii) ponto quântico com estube, onde levamos em consideração as propriedades ondulatórias dos elétrons. O formalismo que utilizamos é o da matriz de espalhamento, a qual relaciona as amplitudes das ondas que entram e saem da região de espalhamento. Como os sistemas estudados são caóticos, as matrizes de espalhamento podem ser tratadas como aleatórias. Geramos estas matrizes por meio de simulação computacional e delas extraímos a condutância do sistema. A distribuição da condutância foi obtida por meio de uma análise probabilística.

[pt] Neste presente trabalho, o Método do Casamento de Modos é aplicado na análise e no projeto de estruturas coaxiais. A estrutura de excitação é um dos pontos críticos do projeto de antenas do tipo discone quando se pretende explorar suas características de banda larga. Seções não uniformes de guias de ondas coaxiais são usualmente utilizadas como elementos dessa estrutura de excitação sendo, eventualmente, necessária a inclusão de anéis dielétricos para garantir a rigidez mecânica da antena. Devido a essas não uniformidades encontradas nas dimensões e no meio dielétrico desse dispositivo de microondas, métodos numéricos serão utilizados na predição do seu comportamento eletromagnético. O correto dimensionamento desses anéis e das descontinuidades de guias de onda coaxiais que compõe a estrutura de alimentação, permite estabelecer um compromisso entre minimização das perdas, alargamento da banda passante e rigidez mecânica. Associados ao Método do Casamento de Modos serão utilizados algoritmos de otimização que farão o ajuste das dimensões dessas seções de guias de onda coaxiais não uniformes, visando à minimização da perda de retorno e o aumento da banda de operação da antena. Finalmente, será feito o estudo de algumas estruturas de excitação, onde serão otimizados seus desempenhos para a perda de retorno. / [en] In this present work, the Mode Matching technique is applied in the analysis and project of coaxial structures. The feed junction is one of the critical points of the project of discone antennas when broadband performance is expected. Usually, these junctions are composed of nonuniform sections of coaxial waveguide and, to guarantee the necessary mechanical rigidity of the structure, some sections are filled with dielectric material. The project of these feed junctions requires a compromise between frequency band, compact structure, minimal losses, and mechanical rigidity. Due to the discontinuities, numerical methods are used to predict the electromagnetic behavior. Here, Mode Matching technique associated with an optimization algorithm is employed in the adjustment of the dimensions of the coaxial waveguide sections, seeking the minimization of the return loss and the enlargement of the antenna bandwidth. Several types of junctions are explored and their performance is compared.