Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-07-03T14:11:15Z No. of bitstreams: 1 AcacioSilveiraDeMelo_DISSERT.pdf: 122869949 bytes, checksum: f9b3641fc5a1b60341859e275b85c1c3 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-07-10T12:50:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AcacioSilveiraDeMelo_DISSERT.pdf: 122869949 bytes, checksum: f9b3641fc5a1b60341859e275b85c1c3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-10T12:50:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AcacioSilveiraDeMelo_DISSERT.pdf: 122869949 bytes, checksum: f9b3641fc5a1b60341859e275b85c1c3 (MD5) Previous issue date: 2017-03-23 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / O efeito magnetoimped?ncia (MI) ? uma das ferramentas mais completas para a an?-lise magn?tica de nanoestruturas, uma vez que ? poss?vel observar o comportamento mag-n?tico din?mico em diferentes faixas de frequ?ncias e campos magn?ticos aplicados, emregimes magn?ticos saturado e n?o saturados. Nos ?ltimos anos, estudos t?m investigadoa in?u?ncia da geometria das amostras no efeito MI, em particular, sistemas na forma detricamadas e de Meander-line, separadamente. Baseado nisso, este trabalho busca umaintegra??o destas duas geometrias com o objetivo de estudar as propriedades estruturais eo comportamento magn?tico quase-est?tico e din?mico em tricamadas de [NiFe/Cr/NiFe].As amostras foram produzidas atrav?s da t?cnica de Magnetron Sputtering, sobre subs-trato amorfos de vidro, com espessura das camadas ferromagn?tica variando entre 75 nm e142.5 nm, enquanto a espessura da camada de Cr varia entre 15 nm e 150 nm, totalizandoum conjunto de 10 amostras. Em particular, a espessura total da tricamada foi mantidaconstante em 300 nm independente da amostra produzida. Associado a isto, para cadaconjunto de espessura acima citado foram utilizados tr?s diferentes geometrias no planodo substrato, a primeira na forma retangular, tradicionalmente estudada, e as outrasduas na forma Meander-line, produzidas utilizando-se m?scaras durante o crescimentodos ?lmes. A caracteriza??o estrutural, atrav?s da difra??o de raios X, mostrou um com-portamento cristalogr??co tradicionalmente encontrados para ?lmes de NiFe crescidos emsubstratos amorfos, com uma textura [111]. A caracteriza??o magn?tica quase-est?tica foirealizada atrav?s de curvas de magnetiza??o, obtidas para diferentes dire??es de campomagn?tico aplicado no plano do ?lme em rela??o ao eixo principal da amostra, atrav?sda t?cnica de magnetometria de amostra vibrante (VSM). De uma forma geral, as curvasde magnetiza??o revelam propriedades magn?ticas isotr?picas no plano e s?o fortementedependentes da espessura das camadas ferromagn?ticas de NiFe. Por outro lado, umafraca depend?ncia com a geometria estudada (retangular ou Meander-line) ? observado,como esperado. Finalmente, para o estudo da din?mica da magnetiza??o, foi utilizada at?cnica de magnetoimped?ncia em uma ampla faixa de campo (?700 Oe) e frequ?ncia (0.5at? 3.0 GHz). Al?m disso, duas con?gura??es entre campos e correntes foram exploradas,denominadas aqui de con?gura??o longitudinal (campo e corrente na mesma dire??o) etransversal (campo aplicado perpendicularmente ? corrente). As medidas de magnetoim-ped?ncia apresentam uma estrutura de picos duplos ou m?ltiplos picos, caracter?sticos doefeito FMR, maior respons?vel pelas varia??es do efeito MI no intervalo de frequ?nciasestudado. Com respeito a depend?ncia do efeito em fun??o da raz?o entre as espessurasdas camadas de NiFe e Cr, ? poss?vel observar uma forte in?u?ncia da anisotropia mag-n?tica na estrutura de picos das curvas de MI, principalmente nas amostras com camadasferromagn?ticas mais espessas, este fato est? ligado a contribui??o de anisotropia parafora do plano. Por ?m, uma an?lise das curvas em rela??o a geometria das amostras re-vela mudan?as no comportamento da din?mica de magnetiza??o, acarretando em curvasassim?tricas e uma grande complexidade na estrutura de picos observado.

Yes / An effective method is presented for suppressing mutual coupling between adjacent radiating elements which is based on metasurface isolation for MIMO and synthetic aperture radar (SAR) systems. This is achieved by choking surface current waves induced over the patch antenna by inserting a cross-shaped metasurface structure between the radiating elements. Each arm of the cross-shaped structure constituting the metasurface is etched with meander-line slot (MLS). Effectiveness of the metasurface is demonstrated for a2×2antenna array that operates over six frequency sub-bands in X, Ku and K-bands. With the proposed technique, the maximum improvement achieved in attenuating mutual coupling between neighbouring antennas is: 8.5 dB (8-8.4 GHz), 28 dB (9.6-10.8 GHz), 27 dB (11.7-12.6 GHz), 7.5 dB (13.4-14.2 GHz), 13 dB (16.5-16.8 GHz) and 22.5 dB (18.5-20.3 GHz). Furthermore, with the proposed technique (i) minimum center-to-center separation between the radiating elements can be reduced to 0.26λ0, where λ0 is 8.0 GHz; (ii) use of ground-plane or defected ground structures are unnecessary; (iii) use of short-circuited via-holes are avoided; (iv) it eliminates the issue with poor front-to-back ratio; and (v) it can be applied to existing arrays retrospectively. / H2020-MSCA-ITN-2016 SECRET-722424 and the financial support from the UK Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) under grant EP/E0/22936/1

Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία μελετάται και αναλύεται η Ηλεκτρομαγνητική συμπεριφορά βασικών κυκλωμάτων και στοιχείων, τα οποία απαντώνται πάνω σε Πλακέτες Τυπωμένων Κυκλωμάτων. Η σχεδίαση και ανάλυση των μοντέλων γίνεται χρησιμοποιώντας τα Ηλεκτρομαγνητικά λογισμικά πακέτα της Agilent, ΕΜPro και ADS, ενώ για τον υπολογισμό χρήσιμων παραμέτρων χρησιμοποιείται η ελεύθερη εφαρμογή της Agilent, Appcad και η εφαρμογή Linecalc, η οποία είναι ενσωματωμένη στο ADS. Αρχικά, γίνεται μια σύντομη αναφορά στις σύγχρονες τάσεις που επικρατούν στην περιοχή των Τυπωμένων Κυκλωμάτων και περιγράφεται η χρησιμότητα των τοπολογιών που αναλύονται. Επιπροσθέτως, αναφέρεται η αναγκαιότητα και οι περιπτώσεις κατά τις οποίες είναι απαραίτητη η διεξαγωγή ηλεκτρομαγνητικής ανάλυσης των κυκλωμάτων, αλλά και τα προτερήματα που αυτή προσφέρει. Παρουσιάζεται η χρησιμότητα και αναλύεται η δομή μιας μαιανδρικής μικροταινιακής γραμμής εισαγωγής καθυστερήσεως και συγκρίνονται οι εκπομπές της ως προς τις εκπομπές μιας ευθείας μικροταινιακής γραμμής. Έπειτα, μελετάται η κατανομή του ρεύματος στο επίπεδο αναφοράς μιας απλούστερης γεωμετρίας μαιανδρικής μικροταινιακής γραμμής και παρουσιάζονται φαινόμενα περισσότερο αισθητά σε υψηλές συχνότητες. Έπειτα, μελετώνται οι εκπομπές από μια γεωμετρία μικροταινιακής γραμμής, η οποία διασχίζει σχισμή στο επίπεδο αναφοράς. Επίσης, μελετάται η συμπεριφορά μικροταινιακής γραμμής ευρισκόμενης στο χείλος μιας πλακέτας. Επιπλέον, μελετάται ένα πρόβλημα σχεδιάσεως αποτελεσματικής ηλεκτρομαγνητικής θωρακίσεως και υπολογίζεται η αποδοτικότης της θωρακίσεως. Σε επόμενο κεφάλαιο, μελετάται η επίδραση ασυνεχειών ευρισκόμενων σε μια δομή μικροταινιακής γραμμής και σχεδιάζεται ένα μεταϋλικό, ενώ παράλληλα προσδιορίζονται χαρακτηριστικές παράμετροι της δομής. Ακολούθως, σχεδιάζονται τρία είδη δομών που περιλαμβάνουν οπές via. Αυτές είναι: μία απλή via , μια δομή διαφορικών via και μια εφαρμογή απομονώσεως δυο συζευγμένων ταινιογραμμών χρήσει ενός φράχτη από οπές via. Τέλος, προσομοιώνεται η λειτουργία μιας πραγματικής πλακέτας και υπολογίζονται οι ηλεκτρομαγνητικές της εκπομπές στο μακρινό πεδίο. Παράλληλα, παρουσιάζονται ορισμένα στατιστικά του χρόνου εκτελέσεως και των απαιτούμενων πόρων για την προσομοίωση, γίνονται σχόλια και επισημάνσεις που αφορούν στα χαρακτηριστικά των χρησιμοποιούμενων αλγορίθμων για τη διεξαγωγή μετεπεξεργασίας των δεδομένων και δίνονται χρήσιμες συμβουλές όσον αφορά σε χαρακτηριστικά του λογισμικού Προσομοιώσεως και σε δυνατότητες επιταχύνσεως της Προσομοιώσεως που προσφέρονται από το ίδιο το λογισμικό. / -

Radio Frequency (RF) energy transfer is getting increasingly importance in new generations of wireless sensor networks and this trend is tremendously supported by the modern trends to Internet of things (IoT). This promising technology enables proactive energy replenishment for wireless devices. With RF energy, transmission long distances between the energy source and the receiver can be overbridged. The main challenge thereby is the power conversion efficiency from a low level RF input power to a Direct Current (DC) voltage which is able to supply the mobile system. For this purpose, a novel approach for RF DC conversion is proposed. It consists of a modified voltage multiplier RF DC converter circuit by incorporating an inductor at the input of the circuit, which generates an induced voltage able to boost the output circuit and improve the conversion efficiency. Analytical analysis of the novel approach has been carried out to determine the optimal value of the inductor to maximize the output power. The experimental investigations show that the proposed solution is able to improve significantly both the output voltage and the power conversion efficiency, compared to the state of the art, and this especially at low input power ranges, which are often the case. At -10 dBm input power, the modified voltage multiplier RF DC converter circuit can reach 1.71 V output voltage and 49.21 % power conversion efficiency for, respectively, 500 kΩ and 10 kΩ resistive loads. In order to validate the new proposal for the RF transfer system experimentally, microstrip meander line antennas and microstrip patch antenna arrays are designed for different ISM bands, where relevant requirements for RF energy transfer are respected. For each antenna a modified voltage multiplier RF DC converter circuit has been applied and the system is tuned to the corresponding resonant frequency to avoid mismatching. In this investigation several scenarios have been addressed, such as RF transmission energy, RF energy harvesting in Global System for Mobile (GSM) bands and Wireless Local Area Networks (WLAN) band are developed. Field test results show high performances of experimental results in comparison to the state of the art.:1 Introduction 2 Theoretical Background 3 State of the Art of RF Energy Transfer 4 Novel Approach for a RF DC Converter Circuit 5 Antennas Design 6 Experimental Verification at Specific Scenarios 7 Conclusion / Die RF-Energieübertragung (RF) gewinnt in neuen Generationen von drahtlosen Sensornetzen zunehmend an Bedeutung. Dieser Trend wird durch das Internet der Dinge (IoT) weiter unterstützt. Diese vielversprechende Technologie ermöglicht eine proaktive Energieversorgung für drahtlose Geräte. Mit RF-Energie können große Entfernungen zwischen der Energiequelle und dem Empfänger überbrückt werden. Die größte Herausforderung dabei ist der Wirkungsgrad, mit dem von einer niedrigen HF-Eingangsleistung in eine Gleichspannung (DC), mit welcher das mobile System versorgt wird, gewandelt wird. Zu diesem Zweck wird ein neuer Ansatz für einen RF-DC-Wandler vorgeschlagen. Er besteht aus einer modifizierten Spannungsvervielfacher-RF-DC-Wandlerschaltung, die eine Spule am Eingang der Schaltung integriert. Diese erzeugt eine induzierte Spannung, die in der Lage ist die Ausgangsschaltung zu verstärken und den Umwandlungswirkungsgrad zu verbessern. Analytische Untersuchungen zu diesem neuartigen Ansatz wurden durchgeführt, um den optimalen Wert der Spule zu bestimmen und die Ausgangsleistung zu maximieren. Die experimentellen Untersuchungen zeigen, dass die vorgeschlagene Lösung in der Lage ist, sowohl die Ausgangsspannung als auch den Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung im Vergleich zum Stand der Technik deutlich zu verbessern. Dies gilt besonders für niedrige Eingangsleistungsbereiche, welche häufig vorkommen. Bei -10 dBm Eingangsleistung kann die modifizierte Spannungsvervielfacher-RF-DC-Wandlerschaltung 1.71 V Ausgangsspannung und 49.21 % Leistungswandlungswirkungsgrad für jeweils 500 kΩ und 10 kΩ ohmsche Last erreichen. Um das neue RF-Übertragungssystem experimentell zu validieren, werden Mikrostreifenmäanderlinienantennen und Mikrostreifen-Patch-Antennenarrays für verschiedene ISM-Bänder ausgelegt, wobei die relevanten Anforderungen an die RF-Energieübertragung eingehalten werden. Für jede Antenne wurde eine modifizierte Spannungsvervielfacher-HF-DC-Wandlerschaltung verwendet und das System auf die entsprechende Resonanzfrequenz abgestimmt, um Fehlanpassungen zu vermeiden. Dabei wurden mehrere Szenarien untersucht, wie z.B. RF-Energieübertragung, RF-Energiegewinnung aus GSM-Bändern und WLAN-Netzwerken. Die Feldtests zeigen eine hohe Leistungsfähigkeit der experimentellen Ergebnisse im Vergleich zum Stand der Technik.:1 Introduction 2 Theoretical Background 3 State of the Art of RF Energy Transfer 4 Novel Approach for a RF DC Converter Circuit 5 Antennas Design 6 Experimental Verification at Specific Scenarios 7 Conclusion