Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-05-20T17:45:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ProjetoAntenasMultibandas.pdf: 8292008 bytes, checksum: daa9d9fac585b9b8c99a45f291237823 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-05-21T15:50:32Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ProjetoAntenasMultibandas.pdf: 8292008 bytes, checksum: daa9d9fac585b9b8c99a45f291237823 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-21T15:50:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ProjetoAntenasMultibandas.pdf: 8292008 bytes, checksum: daa9d9fac585b9b8c99a45f291237823 (MD5) Previous issue date: 2014 / O presente trabalho apresenta um projeto e análise de uma antena monopolo planar multibanda operante nas frequências de 2000 MHz, 2500 MHz e 3500 MHz para aplicação em dispositivos móveis 3G e 4G. Dentre essas faixas estão contidos os espectros 3G (1895- 2165 MHz), 4G (2500-2690 MHz) e 4G (3400-3600 MHz) utilizadas pelo LTE e WIMAX 3,5. Para o desenvolvimento desse estudo foi tomado como referência uma antena dual-band de Hua- Ming Chen projetada para operar em sistemas ISM 1800 MHz, redes Wireless e Bluetooth 2400 MHz. O projeto proposto neste trabalho é uma modificação na estrutura da antena dual-band adaptada para tripla ressonância simultânea em frequências utilizadas em redes móveis 4G. Para alcançar o objetivo proposto utilizou-se para simulação o software CST® MICROWAVE STUDIO baseado no método Integração Finita no Domínio, as simulações foram feitas no domínio do tempo. Após obtenção satisfatória dos resultados simulados, um protótipo da antena foi confeccionado para medição e teste, os resultados apresentados são coerentes aos obtidos na simulação, o que valida o método proposto. / This paper presents a design and analysis of a planar monopole antenna operating in multiband frequencies of 2000 MHz, 2500 MHz and 3500 MHz for use in 3G and 4G mobile devices. Among these bands are contained 3G (1895-2165 MHz), 4G (2500-2690 MHz) and 4G (3400-3600 MHz) spectra used by LTE and WIMAX 3.5. For the development of this study was taken as reference Hua-Ming Chen’s dual-band antenna designed to operate at ISM systems (1800 MHz), wireless networks and Bluetooth (2400 MHz). The project proposed in this work is a modification in the structure of the dual-band antenna adapted for simultaneous triple resonance frequencies used in 4G mobile networks. To achieve the proposed objective was used to simulate the CST® MICROWAVE STUDIO software based on the Finite Integration method in Domain; the simulations were done in the time domain. After obtaining satisfactory simulated results, a prototype antenna was built to test and measurement; the presented results are consistent with those obtained in the simulation, which validates the proposed method.

Neste trabalho, foram desenvolvidas antenas planares de micro-ondas multibandas para aplicação em terminais móveis de sistemas de comunicação sem fio. Foi realizado um estudo sobre antenas planares de micro-ondas, com ênfase em técnicas de projeto que possibilitam a operação das mesmas em bandas largas e em múltiplas bandas. A partir dos conhecimentos adquiridos com esse estudo, foram propostas configurações de antenas para terminais móveis de sistemas atuais de telefonia móvel, de WLAN e de WPAN, sistemas esses que têm experimentado nos últimos anos uma grande popularização mundial. Por meio de um procedimento de projeto auxiliado por simulação eletromagnética computacional, as configurações propostas de antenas foram analisadas e otimizadas, visando atender às especificações de projeto estabelecidas para operação nos sistemas mencionados. O desempenho que pode ser obtido com essas configurações de antenas depende de diversos parâmetros geométricos das mesmas, resultando em flexibilidade de projeto para obtenção das bandas de operação desejadas. Protótipos das antenas projetadas foram construídos e caracterizados para validar as configurações propostas de antenas e o procedimento de projeto empregado. Foram desenvolvidas quatro antenas para operação em sistemas de telefonia móvel, de WLAN e de WPAN empregados no Brasil, na Europa e nos EUA: uma antena planar em F-invertido tri-band com configuração original para operação nas bandas dos padrões GSM, DCS e PCS; uma antena planar em F-invertido penta-band com configuração original para operação nas bandas dos padrões GSM, DCS, PCS e UMTS e na banda ISM de 2.400 MHz; duas antenas quad-band, uma delas planar em F-invertido e a outra monopolo impresso com configuração original, para operação nas bandas ISM de 2.400 MHz e de 5.800 MHz e nas bandas de 5.200 MHz e de 5.600 MHz. Os resultados experimentais dos protótipos construídos apresentaram, de modo geral, boa concordância com os resultados fornecidos por simulação e mostraram que as antenas desenvolvidas atenderam às especificações de projeto para elas estabelecidas. Por meio de ambos os resultados experimentais e de simulação, o desempenho das antenas desenvolvidas pôde ser verificado, e demonstrou-se a efetividade do procedimento de projeto adotado. / In this work, multi-band microwave planar antennas for application in mobile terminals of wireless communication systems were developed. A study on microwave planar antennas was performed with emphasis on design techniques that enable their operation in wide bands and multiple bands. From the knowledge gained from this study, antenna configurations for mobile terminals of current mobile telephony, WLAN and WPAN systems, which have experienced in recent years great popularity worldwide, were proposed. By means of a design procedure aided by computer electromagnetic simulation, the proposed antenna configurations were analyzed and optimized in order to meet the design specifications established for operation in the afore mentioned systems. The performance that can be obtained with these antenna configurations depends on their several geometric parameters, resulting in design flexibility for obtaining the desired operation bands. Prototypes of the designed antennas were fabricated and characterized to validate the proposed antenna configurations and the design procedure employed. Four antennas were developed for operation in mobile telephony, WLAN and WPAN systems employed in Brazil, Europe and USA: a tri-band planar inverted-F antenna with novel configuration for operation in GSM, DCS and PCS standard bands; a penta-band planar inverted-F antenna with novel configuration for operation in GSM, DCS, PCS and UMTS standard bands and 2,400 MHz ISM band; two quad-band antennas, one of them planar inverted-F and the other printed monopole with novel configuration, for operation in 2,400 MHz and 5,800 MHz ISM bands and 5,200 MHz and 5,600 MHz bands. The experimental results from the fabricated prototypes exhibited, in general, good agreement with the results provided by simulation and showed that the developed antennas met the specifications established for them. By means of both simulation and experimental results, the performance of the developed antennas could be verified, and the effectiveness of the design procedure adopted was demonstrated.

Neste trabalho, foram desenvolvidas antenas planares de micro-ondas multibandas para aplicação em terminais móveis de sistemas de comunicação sem fio. Foi realizado um estudo sobre antenas planares de micro-ondas, com ênfase em técnicas de projeto que possibilitam a operação das mesmas em bandas largas e em múltiplas bandas. A partir dos conhecimentos adquiridos com esse estudo, foram propostas configurações de antenas para terminais móveis de sistemas atuais de telefonia móvel, de WLAN e de WPAN, sistemas esses que têm experimentado nos últimos anos uma grande popularização mundial. Por meio de um procedimento de projeto auxiliado por simulação eletromagnética computacional, as configurações propostas de antenas foram analisadas e otimizadas, visando atender às especificações de projeto estabelecidas para operação nos sistemas mencionados. O desempenho que pode ser obtido com essas configurações de antenas depende de diversos parâmetros geométricos das mesmas, resultando em flexibilidade de projeto para obtenção das bandas de operação desejadas. Protótipos das antenas projetadas foram construídos e caracterizados para validar as configurações propostas de antenas e o procedimento de projeto empregado. Foram desenvolvidas quatro antenas para operação em sistemas de telefonia móvel, de WLAN e de WPAN empregados no Brasil, na Europa e nos EUA: uma antena planar em F-invertido tri-band com configuração original para operação nas bandas dos padrões GSM, DCS e PCS; uma antena planar em F-invertido penta-band com configuração original para operação nas bandas dos padrões GSM, DCS, PCS e UMTS e na banda ISM de 2.400 MHz; duas antenas quad-band, uma delas planar em F-invertido e a outra monopolo impresso com configuração original, para operação nas bandas ISM de 2.400 MHz e de 5.800 MHz e nas bandas de 5.200 MHz e de 5.600 MHz. Os resultados experimentais dos protótipos construídos apresentaram, de modo geral, boa concordância com os resultados fornecidos por simulação e mostraram que as antenas desenvolvidas atenderam às especificações de projeto para elas estabelecidas. Por meio de ambos os resultados experimentais e de simulação, o desempenho das antenas desenvolvidas pôde ser verificado, e demonstrou-se a efetividade do procedimento de projeto adotado. / In this work, multi-band microwave planar antennas for application in mobile terminals of wireless communication systems were developed. A study on microwave planar antennas was performed with emphasis on design techniques that enable their operation in wide bands and multiple bands. From the knowledge gained from this study, antenna configurations for mobile terminals of current mobile telephony, WLAN and WPAN systems, which have experienced in recent years great popularity worldwide, were proposed. By means of a design procedure aided by computer electromagnetic simulation, the proposed antenna configurations were analyzed and optimized in order to meet the design specifications established for operation in the afore mentioned systems. The performance that can be obtained with these antenna configurations depends on their several geometric parameters, resulting in design flexibility for obtaining the desired operation bands. Prototypes of the designed antennas were fabricated and characterized to validate the proposed antenna configurations and the design procedure employed. Four antennas were developed for operation in mobile telephony, WLAN and WPAN systems employed in Brazil, Europe and USA: a tri-band planar inverted-F antenna with novel configuration for operation in GSM, DCS and PCS standard bands; a penta-band planar inverted-F antenna with novel configuration for operation in GSM, DCS, PCS and UMTS standard bands and 2,400 MHz ISM band; two quad-band antennas, one of them planar inverted-F and the other printed monopole with novel configuration, for operation in 2,400 MHz and 5,800 MHz ISM bands and 5,200 MHz and 5,600 MHz bands. The experimental results from the fabricated prototypes exhibited, in general, good agreement with the results provided by simulation and showed that the developed antennas met the specifications established for them. By means of both simulation and experimental results, the performance of the developed antennas could be verified, and the effectiveness of the design procedure adopted was demonstrated.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WellingtonCA.pdf: 2479530 bytes, checksum: b3f1a9eeb71d69303b76e476fd5fe393 (MD5) Previous issue date: 2007-08-10 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work presents a study of implementation procedures for multiband microstrip patch antennas characterization, using on wireless communication systems. An artificial neural network multilayer perceptron is used to locate the bands of operational frequencies of the antenna for different geometrics configurations. The antenna is projected, simulated and tested in laboratory. The results obtained are compared in order to validate the performance of archetypes that resulted in a good one agreement in metric terms. The neurocomputationals procedures developed can be extended to other electromagnetic structures of wireless communications systems / Esta disserta??o apresenta um estudo dos procedimentos de implementa??o para a caracteriza??o de antenas patch de microfita multibanda empregadas em sistemas de comunica??es sem fio. Uma rede neural artificial do tipo percepton multicamada ? empregada para localizar as bandas de freq??ncias operacionais da antena para diferentes configura??es geom?tricas. A antena ? projetada, simulada e testada em laborat?rio. Os resultados obtidos s?o comparados a fim de validar o desempenho dos prot?tipos que resultou numa boa concord?ncia em termos m?tricos. Os procedimentos neurocomputacionais desenvolvidos podem ser estendidos a outras estruturas eletromagn?ticas de sistemas de comunica??es sem fio

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoCGSS_Capa_ate_pag41.pdf: 9091246 bytes, checksum: 6f81612f5fd4ab8558666746d9be5489 (MD5) Previous issue date: 2014-06-05 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Frequency selective surfaces (Frequency Selective Surface - FSS) are often used in various applications in telecommunications. Some of these applications may require that these structures have response with multiple resonance bands. Other applications require that the FSS response have large frequency range, to meet the necessary requirements. FSS to design with these features there are numerous techniques cited in the scientific literature. Thus, the purpose of this paper is to examine some common techniques such as: Overlap of FSS; Elements combined; Elements Elements convolucionados and fractals. And designing multiband FSS and / or broadband selecting simple ways in terms of construction and occupy the smallest possible space, aiming at practical applications. Given these requirements, three projects FSS were performed: a technology applied to IEEE 802.11 a/b/g/n and two projects for application in UWB. In project development, commercial software Ansoft DesignerTM and experimental results were satisfactory was used / Superf?cies seletivas em frequ?ncia (Frequency Selective Surface - FSS) s?o usadas frequentemente em diversas aplica??es em telecomunica??es. Algumas dessas aplica??es podem exigir que essas estruturas tenham resposta com m?ltiplas bandas de resson?ncia. Outras aplica??es exigem que as FSS tenham resposta em faixa larga de frequ?ncia, para atender aos requisitos necess?rios. Para projetar uma FSS com essas caracter?sticas existem in?meras t?cnicas citadas na literatura cient?fica. Assim, o prop?sito deste trabalho ? analisar algumas t?cnicas utilizadas tais como: Sobreposi??o de FSS; Elementos combinados; Elementos convolucionados e Elementos fractais. E projetar FSS multibanda e/ou banda larga selecionando maneiras simples em termos de constru??o e que ocupem o menor espa?o poss?vel, visando aplica??es pr?ticas. Tendo em vista estes requisitos, foram realizados tr?s projetos de FSS: um aplicado a tecnologia IEEE 802.11 a/b/g/n e dois projetos para aplica??o em UWB. No desenvolvimento dos projetos, foi utilizado o software comercial Ansoft DesignerTM e os resultados experimentais se mostraram satisfat?rios

[pt] Este trabalho descreve o desenvolvimento completo de um Amplificador de Potência de RF para Transceptores Multibanda. Em sua etapa inicial mostra um apanhado geral da teoria de todos os parâmetros relevantes para a medida de desempenho desses dispositivos, como potência, ganho e parâmetros de não linearidades. Em seguida são expostas as teorias básicas para o entendimento dos mecanismos para extração da máxima potência de um transistor, focando nos transistores de efeito de campo FET, incluindo a caracterização para regimes de alta potência. São apresentados os modos de operação de um amplificador de potência, focando nos chamados modos clássicos, dado que esses modos são convenientes para operação em banda larga. Para a correta operação de qualquer dispositivo que apresente ganho, a análise de estabilidade é apresentada com o procedimento de estabilização de transistores. A partir de todo o apanhado teórico, é desenvolvida uma metodologia de projeto de amplificadores de potência utilizando a ferramenta de simulação computacional Advanced Design System. Então, após toda a modelagem do amplificador, a construção e medidas são realizadas e boa concordância com a simulação foi obtida. / [en] This work describes the full development of a RF Power Amplifier for Multiband Transceivers. In its initial stage shows an overview of the theory of all relevant parameters to measure the performance of these devices, like power, gain and nonlinearity parameters. Then it exposes the basic theories for the understanding of the mechanisms for extracting the maximum power of a transistor, focusing on field effect transistors FET, including characterization for regimes of high power. It presents the modes of operation of a power amplifier, focusing on so-called classical modes, since these modes are suitable for broadband operation. For proper operation of any device that presents gain, the stability analysis is presented with the stabilization procedure of transistors. From all theoretical basis, is developed a design methodology of power amplifiers using the computational simulation tool Advanced Design System. So after all the amp modeling, construction and measurements are performed and good agreement was obtained with the simulation.

[ES] El creciente número de dispositivos intercambiando datos ha empujado a las empresas del sector espacial a utilizar bandas de frecuencia cada vez más altas, como Ku, K y Ka, ya que permiten emplear canales de frecuencia más anchos. A medida que disminuye la longitud de onda, el tamaño de los filtros se reduce y, por tanto, son más sensibles a las desviaciones de fabricación. Para compensar estos errores, es necesario emplear elementos de sintonía en la etapa de diseño. En este contexto presentamos una estrategia de diseño que permite incluir todos los factores no ideales, como elementos de sintonía o esquinas redondeadas, en las simulaciones finales de filtros y multiplexores. Una vez se han fabricado los filtros es necesario ajustar manualmente los elementos de sintonía hasta recuperar la respuesta objetivo. Sin embargo, para realizar esta tarea con éxito es necesario tener mucha experiencia previa y, aún así, conlleva un tiempo considerable. Por tanto, también proponemos un procedimiento de sintonización eficiente y sistemático que permite a cualquier persona, independientemente de su experiencia previa en sintonización, realizar esta tarea con éxito. Además del aumento de las tasas de transmisión, otros desafíos del sector espacial son reducir el tamaño y peso de sus componentes, así como dotarlos de capacidad dereconfiguración. Emplear dispositivos multifunción como filtros multibanda o dispositivos reconfigurables es una posible solución. En este contexto, proponemos una nueva familia de filtros multibanda en guía de ondas que puede adaptarse a las futuras necesidades del sector espacial. Con el mismo objetivo, también proponemos una familia de dispositivos reconfigurables de varios estados discretos que pueden modificar su comportamiento de forma remota. / [CA] El creixent nombre de dispositius intercanviant dades ha empés a les empreses del sector espacial a utilitzar bandes de freqüència cada vegada més altes, com Ku, K i Ka, ja que permeten fer servir canals de freqüència més amples. A mesura que la longitud d'ona disminueix, la mida dels filtres es redueix i, per tant, són més sensibles a les desviacions de fabricació. Per compensar aquests errors, és necessari fer servir elements de sintonia en l'etapa de disseny. En aquest context presentem una estratègia de disseny que permet incloure tots els factors no ideals, com a elements de sintonia o cantonades arrodonides, en les simulacions finals de filtres i multiplexors. Una vegada s'han fabricat els filtres és necessari ajustar manualment els elements de sintonia fins a recuperar la resposta objectiu. Però, per realitzar aquesta tasca amb èxit és necessari tenir molta experiència prèvia i, així i tot, comporta un temps considerable. Per tant, també proposem un procediment de sintonització eficient i sistemàtic que permet a qualsevol persona, independentment de la seua experiència prèvia en sintonització, realitzar aquesta tasca amb èxit. A més de l'augment de les taxes de transmissió, altres desafiaments de el sector espacial són reduir la mida i pes dels seus components, així com dotar-los de capacitat de reconfiguració. Emprar dispositius multifunció com filtres multibanda o dispositius reconfigurables és una possible solució. En aquest context, proposem una nova família de filtres multibanda en guia d'ones que pot adaptar-se a les futures necessitats del sector espacial. Amb el mateix objectiu, també proposem una família de dispositius reconfigurables de diversos estats discrets que poden modificar el seu comportament de forma remota. / [EN] The need for ever increasing data rate of modern communication systems has motivated companies in the space sector to exploit higher frequency bands, such as Ku, K and Ka, in order to offer wider bandwidths to their customers. However, as the frequency increases, the wavelength decreases, and all waveguide hardware becomes smaller and more sensitive to deviations from the ideal dimensions that normally occur when manufacturing the devices. In order to compensate for these deviations (or errors), tuning elements must then be added to the hardware and included in the design process. In this context, therefore, we focus on the investigation of novel design strategies for filters and multiplexers with the objective of including all necessary non-ideal factors in the design process. It is important to note in this context that, once the filters are manufactured, the tuning elements are usually adjusted manually until the desired target performance has been achieved. However, successfully performing this task requires a considerable amount of time and very significant previous experience in tuning microwave filters. Consequently, an additional goal of our research work is to propose efficient and systematic tuning procedures so that anyone, regardless of their previous tuning experience, can successfully perform this difficult task. In addition to the increasing data rates, another current challenge of advanced communication systems is the ability to be reconfigured remotely to adjust to changes in costumer demands. The use of multi-function or reconfigurable devices is then an attractive possible solution. In this context, therefore, we also investigate new families of multi-band waveguide filters that can be used to accommodate several pass bands in the same filtering device. Furthermore, we also propose a new family of reconfigurable devices with several discrete states that can be easily controlled remotely. / Melgarejo Lermas, JC. (2021). Advanced Techniques for the Design and Optimization of Multi-Band and Reconfigurable Microwave Waveguide Filters [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/172728 / TESIS