Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2013. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2013-11-22T20:52:06Z No. of bitstreams: 1 2013_AlexPiresDeAzevedo.pdf: 3264412 bytes, checksum: 8573c53fefe51e319a22d633ebc521cc (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2013-11-26T19:09:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_AlexPiresDeAzevedo.pdf: 3264412 bytes, checksum: 8573c53fefe51e319a22d633ebc521cc (MD5) / Made available in DSpace on 2013-11-26T19:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_AlexPiresDeAzevedo.pdf: 3264412 bytes, checksum: 8573c53fefe51e319a22d633ebc521cc (MD5) / Estruturas periódicas, tais como superfícies seletivas de frequência, cristais fotônicos ou conjunto de antenas, estão, às vezes, presentes em problemas de eletromagnetismo. Estas estruturas possuem aplicações fundamentais nos sistemas de comunicações, em fibras ópticas, em antenas inteligentes, e também no desenvolvimento de filtros que operam como radomes ou que podem ser aplicados como papel de parede em construções, objetivando confinar sinais dentro ou fora de um cômodo. Aplicações reais de estruturas periódicas, principalmente em problemas envolvendo propagação indoor, são extremamente complexas de serem analisadas analiticamente, por isso, são utilizados métodos numéricos de simulação computacional para efetuar a análise. O modelamento de estruturas periódicas, que se replicam inúmeras vezes em uma ou duas direções, pode exigir grande quantidade de recursos computacionais e tempo de simulação proibitivo. A utilização de condições de fronteiras periódicas permite um modelamento mais adequado e eficiente, envolvendo apenas o elemento periódico, mas mantendo-se todo o refinamento necessário. Neste trabalho, são abordadas algumas das formulações que constituem o estado da arte para simulação de estruturas periódicas usando o método FDTD. São apresentados resultados numéricos de espalhamento para algumas estruturas, obtidos por meio da aplicação da condição de fronteira periódica para incidência normal, funcionalidade que foi adicionada ao software EM Studio. Adicionalmente, são apresentados resultados de medidas e simulações de propagação em ambiente indoor. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Periodic structures such as frequency selective surfaces, photonic crystals or array of antennas are generally present in problems of interest of electromagnetism. These structures have fundamental applications in communications systems, such as fiber optics, smart antennas, development of Filters which operate as radomes or can be applied as wallpaper on buildings, aiming to confine signals into or out of a room. Real applications of periodic structures, particularly in problems involving indoor propagation, are extremely complex to be analyzed analytically, so numerical methods and computer simulation are used to perform the required analysis. The modeling of periodic structures, which replicate many times in one or two directions, may require large amount of computational resources and prohibitive simulation time. The use of periodic boundary conditions allow for the most efficient and appropriate modeling, using only the periodic element with all necessary refinement. This work discusses some of the formulations that are state of the art for simulating periodic structures using the FDTD method. Numerical results are presented for scattering of some periodic structures, obtained by applying the periodic boundary condition for normal incidence, functionality that was added to EM Studio software. Additionally, we present results of measurements and simulations of indoor propagation environment.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-04T14:16:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_LocalizacaoEletromagneticaComportamento.pdf: 789283 bytes, checksum: 134ce7bcda3f7b36a4e292cda6658eea (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2017-10-10T17:04:11Z (GMT) / Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-16T14:33:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_LocalizacaoEletromagneticaComportamento.pdf: 789283 bytes, checksum: 134ce7bcda3f7b36a4e292cda6658eea (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-10-16T16:07:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_LocalizacaoEletromagneticaComportamento.pdf: 789283 bytes, checksum: 134ce7bcda3f7b36a4e292cda6658eea (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-16T16:07:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_LocalizacaoEletromagneticaComportamento.pdf: 789283 bytes, checksum: 134ce7bcda3f7b36a4e292cda6658eea (MD5) Previous issue date: 2010-08-06 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho analisamos a propagação de ondas eletromagnéticas localizadas e o comportamento assintótico da energia em meios dielétricos não-ideais com memória. Para a existência de solução e o comportamento assintótico da energia utilizamos técnicas de semigrupos. Mostramos explicitamente soluções localizadas, campos harmônicos particulares e focus wave mode sem condições de fronteira. / In this work we analyse the propagation of localized electromagnetic waves and the asymptotic behavior of energy in non-ideal dielectric media. For the existence of solution and asymptotic behavior of energy, we make use of techniques of semigroup. We show localized solutions, harmonic elds and focus wave modes without boundary conditions.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Breno Guimaraes Ramos.pdf: 2543424 bytes, checksum: 8fbdb0fb05bb30e0e5e2d299223a4ca2 (MD5) Previous issue date: 2005-06-29 / In the present work, the full vectorial, total anisotropic, Finite Element Method was implemented, using second order nodal base functions for the electric field longitudinal component discretization, and Nedelec base functions, quadratic normal and linear tangencial (QNLT), for the discretization of the magnetic field transversal component, applying triangular elements in the domain of solution. Through this implementation, it was studied several configurations of Photonic Cristal Fibers (PCF), making changes in the diameter of the holes and in the distance between then, also called pitch. The intention was to show how feasible and practical is the control of the ultraflattened dispersion profile for this new model of optical fiber, as was reported in recent works. The calculated dispersion results shown that is possible to get dispersion profile completely flat in a range of wavelength of 200 nm, and with the possibility to add offsets in this profiles, making it negative (for applications related to dispersion compensation), or yet, making it flat in a region as close as possible to zero, what is very useful for WDM multiplexing systems. In addition to the dispersion evaluation, the method developed also allows to calculate the effective modal area and also features a graphical presentation of the electric field distribution, or the magnetic field distribution, of the guided modes in the fiber. Concerning the tailoring of the dispersion curve, applying finite element simulation, it was validated the use of empiric equations for dispersion computations from scaling operations in the structure of PCF fibers. These equations can simplify even more the procedure of dispersion tailoring, because the number o simulations by finite element method is reduced considerably. It was also important to analyze the behavior of the propagating wave in the fiber s interior. For this, it was implemented the Beam Propagation Method (BPM) using two different approaches. Initially, it was applied Crank-Nicholson method, which didn/ t show good results because it was not possible to stabilize the propagation process. As a second option, the Newmark method was used, but it was only possible to make the propagation process stable with a simulation step which had the same order of magnitude of the wavelength applied. Thus, unfortunately it was not possible to observe any phenomena of interest during the guiding process / Neste trabalho, foi efetuada a implementação do método dos elementos finitos, vetorial completo, com anisotropia total, utilizando funções de base nodais de segunda ordem para discretizar a componente longitudinal do campo elétrico, funções de base de Nedelec, quadrática normal e linear tangencial (QNLT), para discretizar a componente transversal do campomagnético, e elementos triangulares. Através desta implementação, efetuou-se a análise do comportamento da dispersão em fibras PCF (Photonic Cristal Fibers) para várias configurações de diâmetro dos buracos e do afastamento entre eles (pitch). O objetivo foi comprovar a praticidade de ajuste de perfis de dispersão ultra-aplainado nestas fibras, fato relatado em trabalhos recentes. Os resultados de dispersão encontrados demonstraram a possibilidade de se obter perfis planos num intervalo de comprimento de onda de até 200 nm, com opção de se ajustar a faixa plana da curva para um valor negativo (aplicação para compensação de dispersão), ou ainda para dispersão zero (aplicação em sistemasWDM). Além do cálculo da dispersão, o método desenvolvido também permite calcular a área efetiva do modo e ainda apresenta de forma gráfica a distribuição do campo elétrico, ou do campo magnético, dos modos guiados na fibra. Ainda no aspecto de ajuste de curva de dispersão, pela simulação via elementos finitos foi demonstrada a validade de equações empíricas para o cálculo da dispersão a partir de operações de escalamento na estrutura de uma fibra PCF. Estas equações podem simplificar ainda mais o procedimento de ajuste de dispersão, pois diminuem o número de simulações necessárias pelo método dos elementos finitos. Para visualizar o comportamento da onda propagante no interior da fibra, foi implementado o método BPM (Beam Propagation Method) através de duas técnicas distintas. Primeiramente com o método de Cranck-Nicholson, com o qual não foi possível estabilizar o processo de propagação, e em seguida com o método de Newmark, com o qual apenas foi possível estabilizar o cálculo da propagação fazendo o valor do passo de avanço no guia da mesma ordem de grandeza que o comprimento de onda propagado. Desta forma, não foi possível observar fenômenos de interesse durante o processo de guiamento

CAPES / Devido a crescente demanda por conectividade, um maior número de APs tendem a ser utilizados para que, em todo um ambiente, os clientes de uma rede sem fio possam receber o sinal de rádio. Contudo, a distribuição desorganizada destes APs no ambiente pode reduzir a qualidade do sinal. Esta qualidade é influenciada pelo aumento da interferência que os APs exercem entre si. Por este motivo, encontrar uma forma de reduzi-la vem sendo motivo de pesquisas. Dentre as soluções encontradas, a otimização de canal e potência estão entre as mais eficientes. Neste trabalho, é proposto um algoritmo heurístico para otimizar a configuração de canal e potência para APs pertencentes a rede. Este algoritmo realiza uma avaliação da rede, utilizando modelos analíticos de propagação e técnicas para otimização de canal e potência a fim de encontrar uma solução que aumente a qualidade da rede. Nos resultados obtidos, o algoritmo proposto teve um desempenho muito próximo da melhor solução encontrada com o método exaustivo. / With the crescent demand for connectivity, a large number of access points may be used to cover the entire environment, of a wireless network, with radio signal. But, the disorganized distribution of these access points may reduce the quality of the signal. This quality is influenced by the interference of nearby access points, and therefore many researchers are seeking a method to reduce it. The channel and power optimization are efficient methods to reduce interference. In this work, an heuristic algorithm to find a better configuration of channel and transmission power for those access points in the network is proposed. This algorithm evaluates the network, using analytical models, and techniques to optimize the channel and the transmission power to increase the quality of the signal in the environment. In the results, the algorithm arrives at solution close to the optimal.

In this thesis, we study some aspects of the transmission of a monochromatic electromagnectic plane wave inciding into some configurations of multilayered films. Using a transfer matrix formalism, we firstly investigate the case of a binary sequence of N dielectric layers distributed in a random way, where the layer parameters follow the Bragg condition (nAdA = nBdB). We could observe that the mode for which the optical thickness of the layers corresponds to half-wavelength is insensitive to disorder and fully transparent. The average transmission in a frequency range around this resonance decays as 1/N1/2, and the localization length diverges quadratically as this resonance mode is approached. In the vicinity of the quarter-wavelength, the localization length diverges logarithmically and the frequency averaged transmission exhibits an stretched exponential dependence on the total thickness. At the quarter-wavelength resonance, the Lyapunov exponent for different realizations of disorder has a Gaussian distribution leading to distinct scaling laws for the geometric and arithmetic averages of the transmission. The scaling laws for the half-and quarter-wavelength modes are analogous to those found in electronic onedimensional Anderson models with random dimers and pure off-diagonal disorder, respectively, which are known to display similar violations of the usual exponential Anderson localization. These scale behavior were compared with the case of a disordered structure where one kind of constituint material is a metamaterial. We observe that the spectrally averaged transmission in a frequency range around the fully transparent resonant mode is shown to decay faster as the number of layer increases (1/N). The interplay of strong localization and the emergence of resonant modes within the gap leads to a non-monotonous disorder dependence of the transmission that reaches a minimum at an intermediate disorder strength. Using the same layer parameters of the first case, we investigate the influence of a binary aperiodic incommensurated sequence of layers. The aperiodicity is introduced by considering the sequence of refractive indices to follow a sinusoidal function whose phase ϕ varies as a power-law of the layer index (ϕ ∝ jν). For ν > 1 the resulting sequence is effectivelly uncorrelated leading to the usual Anderson localization of light. The crossover from a uniform structure at ν = 0 to a quasi-periodic structure at ν = 1 is signaled by a minimum at the spectrally averaged transmission. We perform a spectral analysis of the refractive index sequence to show its close connection to the main features exhibited by the averaged optical transmittance. The last case studied is about the inclusion of a cholesteric liquid crystal (ChLC) in the film composition. We considered a single-pitched ChLC multilayered system with quasiperiodic Fibonaccian phase defects as well as an alternate sequence of single-pitched ChLC and isotropic dielectric layers. Using the Berreman 4 × 4 matrix formalism, we numerically obtain the reflection spectrum and the chromaticity diagram of these structures. The associated chromaticity is shown to depend on the incidence angle. However, for the ChLC Fibonaccian phase defect system, the color shift can be controlled by the defect angle α. For the F4 generation and α = π/3, the chromaticity of the reflected light remains close to the white color region for a wide range of incidence angles, followed by a blue-shift at intermediate incidence angles. This is the setup that produces the nearest omnidirectional red-green-blue condition for the reflection spectrum. On the other hand, the structure with alternate ChLC and isotropic layers exhibits a complex sequence of color shifts when the incidence angle is increased. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nesta tese, estudamos vários aspectos da transmissividade de uma onda eletromagn ética plana monocromática incidindo sobre algumas configurações de filmes de multicamadas. Aplicando o formalismo de matriz de transferência, inicialmente tratamos o caso de uma sequencia binária de N camadas dielétricas distribuidas aleatoriamente, cujas características das camadas obedecem à condição de Bragg (nAdA = nBdB). Vemos que o modo para o qual o caminho óptico das camadas corresponde a meio comprimento de onda da luz incidente é insensível à desordem e completamente transparente. A média da transmissão na região de frequência ao redor desta ressonância cai com 1/N1/2 e o comprimento de localização diverge quadraticamente à medida que a frequência da luz se aproxima desta ressonância. Na vizinhança dos modos de quarto de onda, o comprimento de localização diverge logaritmicamente e a média espectral da transmissão apresenta uma dependência com N do tipo exponencial alongada. Ainda neste modo, o expoente de Lyapunov para diferentes realizações de desordem apresenta uma distribuição Gaussiana, levando a leis de escala distintas para as médias geométrica e aritmética da transmissão. As leis de escala para os modos de meio e quarto de onda apresentam-se análogas às obtidas no modelo eletrônico 1D de Anderson com dímeros aleatórios e com desordem nos termos de hopping do hamiltoniano respectivamente. Estes sistemas são conhecidos por apresentarem uma violação similar para a localização exponencial de Anderson usual. Estes comportamentos de escala foram comparados ao caso de uma estrutura desordenada onde uma das camadas é constituida por metamaterial. Vimos que a média espectral da transmissão ao redor do modo completamente transmissível decai de maneira mais rápida com o aumento do número de camadas (1/N). A ação conjunta da forte localização e do surgimento de modos ressonantes dentro da banda proibida leva a uma dependência não-monotônica da transmissão com o grau de desordem, que atinge um mínimo para um grau de desordem intermediário. Utilizando os mesmos parâmetros de construção do primeiro caso, investigamos a influência de uma distribuição binária de camadas aperiódica incomensurável. A aperiodicidade é introduzida baseando-se em uma lei senoidal cuja fase ϕ varia como uma lei de potência do índice das camadas (ϕ ∝ jν). Para ν > 1, a sequência resultante é efetivamente descorrelacionada, levando à localização de Anderson usual da luz. A transição de uma estrutura uniforme em ν = 0 para uma estrutura quasi-periódica em ν = 1 é assinalada por um mínino na média espectral da transmissão. Realizamos uma análise espectral do sequência de índices de refração para mostrar sua íntima relação com o comportamento encontrado para a média da transmissão. O último caso de multicamada estudado trata-se da utilização de cristal líquido colestérico (ChLC) na composição do filme. Consideramos uma estrutura de ChLC com ângulos de defeito que obedecem uma sequência quasi-periódica de Fibonacci assim como uma estrutura formada por camadas alternadas de ChLC e dielétrico isotrópico. Utilizando o formalismo matricial de Berreman, obtivemos o espectro de reflexão e o diagrama cromático destas estruturas. A cromaticidade associada apresentou dependência com o ângulo de incidência. No entanto, para o caso com ângulo de defeito Fibonnaciano, o deslocamento cromático pode ser controlado pelo ângulo de defeito α. Para a geração F4 com α = π/3, a cromaticidade da luz refletida se mantém próxima à região do branco para um largo intervalo de ângulos de incidência, seguido por um deslocamento para o azul em incidências intermediários. Esta configuração se aproxima de um refletor RGB omnidirecional. Por outro lado, a estrutura com camadas alternadas exibe uma sequência complexa de deslocamentos cromáticos com o aumento do ângulo e incidência.