Este trabalho visou ao desenvolvimento de antenas de ressoador dielétrico de banda dupla em frequências de micro-ondas por meio do estabelecimento de uma metodologia de projeto para as mesmas e da proposição de configurações inéditas de antenas desse tipo. Estudos realizados sobre antenas de ressoador dielétrico e sobre suas técnicas de projeto forneceram a base para a elaboração de um procedimento de projeto para antenas de banda dupla que explora a flexibilidade das antenas de ressoador dielétrico. Empregando-se esse procedimento de projeto, duas antenas com configurações originais foram desenvolvidas para operar em frequências de micro-ondas. Uma delas é uma antena de ressoador dielétrico cilíndrica sobre plano de terra, destinada a operar nas frequências centrais de 3,94 GHz e de 5,42 GHz, com diagrama de radiação direcional e polarização circular na primeira banda de operação e com diagrama de radiação omnidirecional e polarização linear na segunda. A outra antena consiste em uma antena de ressoador dielétrico cilíndrica sobre substrato dielétrico aterrado, cujas frequências centrais de operação são 3,99 GHz e 6,20 GHz, com diagrama de radiação direcional e polarização circular em ambas as bandas de operação. O projeto das duas antenas também levou a contribuições novas adicionais em alguns temas específicos relacionados: estruturas de excitação para antenas de ressoador dielétrico, circuitos acopladores híbridos de 90° de banda dupla, circuitos de alimentação para antenas de banda dupla e modelos matemáticos para o ressoador dielétrico cilíndrico isolado no espaço livre. Os comportamentos previstos teoricamente para as antenas projetadas são confirmados por meio de resultados obtidos por simulação eletromagnética e por medição experimental, o que indica a validade das hipóteses adotadas, das configurações de antena propostas e da metodologia de projeto concebida, demonstrando também a flexibilidade desta para variadas especificações de antena. Os avanços obtidos com este trabalho e as melhorias que podem ser efetuadas sobre o mesmo são identificados examinando-se resultados recentemente publicados na literatura técnica. Este trabalho foi realizado na forma de uma pesquisa de doutorado sanduíche, desenvolvida parcialmente na University of Houston sob a supervisão do Prof. Stuart A. Long. / This work aimed at the development of microwave dual-band dielectric resonator antennas by means of establishing a design methodology for them and of proposing novel configurations of this antenna type. Studies on dielectric resonator antennas and on their design techniques provided the ground for elaborating a design procedure for dual-band antennas that exploits the flexibility of dielectric resonator antennas. By employing this design procedure, two antennas with original configurations have been developed for operation at microwave frequencies. One of them is a cylindrical dielectric resonator antenna on a ground plane, intended for operation at the center frequencies of 3.94 GHz and 5.42 GHz, with a directional radiation pattern and circular polarization in the first operating band and with an omnidirectional radiation pattern and linear polarization in the second one. The other antenna consists of a cylindrical dielectric resonator antenna on a grounded dielectric substrate, whose operating center frequencies are 3.99 GHz and 6.20 GHz, with a directional radiation pattern and circular polarization in both operating bands. The design of the two antennas also led to additional new contributions in some related specific subjects: excitation structures for dielectric resonator antennas, dual-band 90°-hybrid couplers, feeding circuits for dual-band antennas, and mathematical models for the cylindrical dielectric resonator isolated in free space. The behaviors theoretically expected for the designed antennas are confirmed by means of results obtained from electromagnetic simulation and from experimental measurements, which indicates the validity of the assumed hypotheses, of the proposed antenna configurations and of the conceived design methodology, also demonstrating the flexibility of the latter for various antenna specifications. The advances obtained with this work and the improvements that can be made on it are identified by examining results recently published in the technical literature. This work was carried out as a sandwich doctoral research, developed at the University of Houston under the supervision of Prof. Stuart A. Long.

Submitted by admin tede (tede@pucgoias.edu.br) on 2017-06-29T13:39:22Z No. of bitstreams: 1 Emerson de Souza Campos.pdf: 5716166 bytes, checksum: 5ece2fef286c7d6b282f34feaaf709e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-29T13:39:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Emerson de Souza Campos.pdf: 5716166 bytes, checksum: 5ece2fef286c7d6b282f34feaaf709e4 (MD5) Previous issue date: 2017-03-29 / Telecommunication systems are in constant development and the increasing demand of users and new services have enabled the emergence of new technologies. Planning has become indispensable due to the competitiveness and the large amount of financial resources involved. This work aims to propose and evaluate a genetic optimization algorithm for the planning of telecommunications networks. Because it is a combinatorial problem, the objective is to evaluate the advantages and disadvantages of the model based on the genetic algorithm. The graphs representing the networks were encoded in incidence matrices and the genetic operators of crossing and mutation were designed to act on matrices. MATLAB® software was used as a computational tool to implement the algorithms. The proposed model minimizes cost, considering the constraints of demand and technical capacity. The results found are compared to the published results in the SNDlib network instance library. The evaluation of the first version of the algorithm was based on a small PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) instance. The gain obtained in the cost of this network, compared to the solution presented in the library using linear programming with an arc-path approach, is 15.15%. In the second step, the algorithm for the optimization of a larger SDH (Synchronous Digital Hierarchy) network was applied. In this case, the need to hybridize the initial algorithm with a postoptimization algorithm was identified. The results obtained for the larger network were close to that of the SNDlib network library, although they were not better. The results found are promising because they approach similar solutions at a substantially shorter execution time than the SNDlib reference time. New research must be done so that the proposed algorithm can give good answers to large networks due to this being the reality of this area of research. / Os sistemas de telecomunicações estão em constante desenvolvimento e a demanda crescente de usuários e novos serviços possibilitaram o surgimento de novas tecnologias. O planejamento tornou-se indispensável devido à competividade e a grande quantidade de recursos financeiros envolvidos. Este trabalho visa propor e avaliar um algoritmo genético de otimização para o planejamento de redes de telecomunicações. Por se tratar de um problema combinatorial o objetivo é avaliar as vantagens e desvantagens do modelo com base no algoritmo genético. Os grafos que representam as redes foram codificados em matrizes de incidência e os operadores genéticos de cruzamento e mutação foram projetados para atuarem sobre matrizes. O software MATLAB® foi utilizado como ferramenta computacional para implementação dos algoritmos. O modelo proposto minimiza o custo, considerando as restrições de demanda e capacidade técnica. Os resultados encontrados são comparados com os resultados publicados na biblioteca de instâncias de rede SNDlib. A avaliação da primeira versão do algoritmo foi feita com base em uma instância PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), de pequeno porte. O ganho obtido no custo da rede, em relação à solução apresentada na biblioteca usando programação linear com abordagem arco-caminho, é de 15,15%. Na segunda etapa aplicou-se o algoritmo para otimização de uma rede SDH (Synchronous Digital Hierarchy), de maior porte. Identificou-se a necessidade de hibridizar o algoritmo inicial com um algoritmo de pós-otimização. Os resultados encontrados são promissores porque se aproximam de soluções similares em um tempo de execução substancialmente menor que o tempo de referência da SNDlib. Novas pesquisas devem ser feitas para que o algoritmo proposto possa dar boas respostas para redes de grande porte em função de ser esta a realidade desta área de pesquisa.

O presente trabalho propõe uma Abordagem de Monitoramento e Vigilância do Espaço Aéreo para a Região Amazônica. A Amazônia ocupa mais 50% do território brasileiro e possui áreas inóspitas e cobiçadas internacionalmente. As tecnologias de Vigilância, com base nos conceitos de Comunicação, Navegação e Vigilância para o Gerenciamento do Tráfego Aéreo (Communication, Navigation and Surveillance for Air Traffic Management - CNS/ATM), apoiadas por métodos, técnicas, ferramentas e procedimentos de Engenharia de Software, no atual estado da arte, servem de subsídio a este trabalho. Foram pesquisadas informações relacionadas aos sistemas existentes de vigilância, com o objetivo de verificar quais eram as inovações propostas pelo CNS/ATM em relação ao sistema atual, auxiliando na identificação das principais funcionalidades do Sistema Proposto denominado SIMOVE - Sistema de Monitoramento e Vigilância do Espaço Aéreo. Foi utilizado o Processo Unificado da Rational (Rational Unified Process - RUP), de maneira simplificada e adaptada composto pelas seguintes fases: 1 - Iniciação - responsável pela identificação do protótipo a ser desenvolvido, a qual originou-se um Estudo de Caso, e a partir dele levantou-se os requisitos iniciais; 2 - Elaboração - onde detalhou-se as funcionalidades encontradas na fase anterior de iniciação; 3 - Construção - onde coube o desenvolvimento do protótipo do SIMOVE, e algumas funcionalidades foram implementadas; e 4 - Transição - fase em que ocorreram, por fim, alguns testes para verificação, validação e entrega do Protótipo. Ao longo das fases do RUP foi possível aplicar os principais assuntos pesquisados tais como conceitos de novas tecnologias sobre Vigilância Dependente Automática (Automatic Dependent Surveillance - ADS), abrindo-se as portas para aplicações futuras da Vigilância Dependente Automática por Radiodifusão (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast - ADS-B). Dentre as contribuições deste trabalho acadêmico destacam-se a metodológica, a documental, a modelagem, a prototipação e a tecnológica. Conclui-se no presente trabalho sobre a importância da utilização de novas tecnologias como ADS e ADS-B para o auxílio na vigilância aérea, adequando-se o Sistema de Vigilância da Amazônia - SIVAM ao sistema CNS/ATM. Para que ele fosse desenvolvido com sucesso foi fundamental a utilização do RUP apoiado nas tecnologias de Engenharia de Software Auxiliada por Computador (Computer Aided Software Engineering - CASE) em conjunto com as tecnologias ADS e ADS-B, que proporcionaram o desenvolvimento do Protótipo de Sistema Software, que representa um apoio adicional para a capacitação dos profissionais que desejam atuar ou já atuam no domínio do conhecimento do CNS/ATM.

Este trabalho de investigação envolve sistemas de comunicação no campo aeroespacial. Nele, foi desenvolvida uma Estrutura de Comunicação de Dados entre um Órgão de Controle de Tráfego Aéreo e Aeronaves. Ele descreve a necessidade de levantamento e acompanhamento dos mais evidentes e significativos avanços tecnológicos no ambiente de Comunicação, Navegação e Vigilância para o Gerenciamento de Tráfego Aéreo (Communication, Navigation, Surveillance/Air Traffic Management - CNS/ATM) brasileiro, com enfoque nas comunicações por enlace de dados. Ele aborda também as principais dificuldades atuais enfrentadas por controladores de tráfego aéreo e pilotos de aeronaves durante o processo de troca e compreensão de mensagens. Este trabalho pode servir de base para a investigação sobre o desenvolvimento e implementação de aplicativos que diminuam o esforço requerido por controladores e pilotos durante a troca e compreensão de mensagens. Nele, abordou-se tópicos relacionados ao ambiente CNS/ATM, ao controle de tráfego aéreo, aos sistemas de comunicação, à Engenharia de Software, às metodologias para o seu desenvolvimento, às ferramentas de auxílio à criação e às linguagens de programação orientadas a objeto. Nele, foram ainda utilizadas: a Técnica de Modelagem de Objetos (Object Modeling Technique - OMT) adaptada ao padrão da Linguagem de Modelagem Unificada (Unified Modeling Language - UML); e as Ferramentas de Engenharia de Software auxiliadas por computador, propiciando maior agilidade no desenvolvimento. Isso possibilitou a geração dos diagramas e documentação necessários para uma melhor compreensão. A etapa de implementação ocorreu, por meio de ferramentas com recursos visuais para edição e compilação do código, facilitando a geração do Protótipo e a realização de seus testes funcionais. Finalmente, uma Interface Gráfica para o Usuário foi desenvolvida como parte integrante de um Protótipo, para reduzir esforços de comunicação e assegurar o processo de troca e interpretação de mensagens entre Controladores e Pilotos.

Esta dissertação propõe o projeto de um sistema de monitoração veicular (SMV), utilizando o sistema de posicionamento global (GPS) e a telefonia celular. O dispositivo GPS e o telefone celular foram integrados a um microcomputador de bordo (SBC) compacto para uso em sistemas embarcados. A integração resultou em um sistema para monitorar a posição de um veículo de modo a detectar automaticamente se o veículo se afasta de uma distância superior a um valor máximo permitido em uma trajetória ideal prevista.

Neste trabalho, desenvolve-se um algoritmo detector de PCDs - Plataformas de Coleta de Dados, primeira etapa do processo de regeneração a bordo, que possa ser utilizado nos satélites de coleta de dados da Missão Espacial Completa Brasileira - MECB. Os sistemas atuais utilizam busca no tempo dos vários sinais que chegam aleatoriamente ao receptor. A proposta é utilizar processamento digital de sinais para identificar, no domínio da freqüência, os sinais das PCDs e direcioná-los para os estágios seguintes de demodulação. Para isso, técnicas de estimação espectral foram estudas para se decidir quanto ao método de deteção mais adequado à aplicação. Foram levados em conta, nessa análise, não apenas o desempenho das técnicas de estimação, mas também a complexidade computacional e a capacidade de tratar, em tempo real, sinais com um número de PCDs desconhecido a priori; optando-se pela utilização do estimador direto constituído pelo periodograma com janela de dados temporal prolata de ordem zero. Em paralelo, foi desenvolvido um programa simulador e analisador de sinais, utilizado para avaliar o algoritmo de detecção desenvolvido. Finalmente, o algoritmo de detecção, com aplicação também nos detectores terrenos de PCDs, foi avaliado com sinais simulados e com sinais reais de PCDs,| recolhidos na estação de recepção de sinais de satélites do INPE, em Cuiabá.

Neste trabalho é apresentado um estudo de redes de antenas de microfita circularmente polarizadas, com apontamento de feixe e controle de nível dos lóbulos secundários. A especificação a ser cumprida é a de uma antena de um pseudo-satélite GPS operando na freqüência L1 (1.575,42 MHz). No decorrer do desenvolvimento, são apresentadas importantes ferramentas computacionais de auxílio no projeto de redes de antenas. Inicialmente é descrito o sistema GPS, enfatizando suas vantagens e limitações quanto ao seu emprego na esfera civil. Em seqüência, discute-se a antena de microfita, com foco nas geometrias capazes de cumprir as especificações desejadas. A antena de canto truncado é escolhida, procedendo-se à sua análise e otimização com auxílio dos programas comerciais disponíveis no Laboratório de Antenas e Propagação (LAP) do ITA. Constrói-se o protótipo do elemento irradiador e medições de impedância e diagramas de irradiação são realizadas. Em seguida, faz-se um estudo de redes lineares e planares de antenas isotrópicas segundo a seguinte especificação: apontamento de feixe para uma determinada direção e controle de nível dos lóbulos secundários. As sínteses de diagramas são realizadas utilizando-se o método de Dolph-Tschebyscheff. Com a incorporação do elemento irradiador nas redes projetadas, observa-se o não cumprimento da especificação supracitada, ensejando a busca por algoritmos alternativos. Baseado em um algoritmo disponível na literatura, implementa-se uma ferramenta computacional de síntese de diagramas de redes lineares de antenas de microfita de canto truncado. Com o objetivo de contemplar redes planares, modificações são inseridas no algoritmo original. Resultados são apresentados e discutidos. Durante este procedimento, aproxima-se o diagrama de campo total da antena de microfita quase quadrada por uma função simples do tipo co-senoidal, facilitando a codificação e melhorando o desempenho das ferramentas. Excelentes resultados são apresentados. Por fim, executa-se o projeto completo de uma rede planar capaz de satisfazer as especificações estabelecidas para a antena de um pseudo-satélite GPS que está em desenvolvimento no ITA. Feita a síntese do diagrama de irradiação desejado, é estabelecida uma topologia para os divisores de potência do sistema de alimentação da rede. Duas ferramentas para projeto desses divisores são implementadas, bem como um método desenvolvido para testar os mesmos, agregando rapidez e agilidade ao projeto.

A qualidade de serviço na Internet é cada dia mais procurada, mas é sabido que ocorrem vários fatores que provocam anomalias nas medidas dos parâmetros de qualidade de serviço do tráfego. Essas anomalias vão influenciar os parâmetros do modelo escolhido para representar a medida e com isso alterar os resultados das análises que poderão ser feitas a partir desse modelo. Nesta tese, inicialmente, caracteriza-se as possíveis fontes de anomalias através de simulação (utilizando o Modeler da Opnet), verifica-se o formato e o comportamento destas anomalias para depois propor um método para sua detecção e eliminação. O método de detecção e eliminação é utilizado para se avaliar a influência das anomalias em modelos de tráfego. Para este estudo é utilizada uma medida experimental feita entre o Brasil e a Áustria utilizando o sistema de medidas CMToolSet e considerando o ARIMA como modelo de tráfego. Conclui-se que o modelo ARIMA obtido a partir da medida do parâmetro de QoS sem anomalias, isto é, após detectá-las e eliminá-las, é melhor que a medida com anomalias.

O trabalho realizado teve como objetivo implementar um processo de autofocalização baseado no "Mapdrift" em um processador SAR que utiliza o algoritmo "Range Doppler"para gerar imagens a partir do sensor SAR aeroembarcado do SIVAM. O processo implementado utiliza a seleção de linhas azimutais de um bloco de dados brutos do Radar baseado na largura e pico da correlação entre dois "looks" para estimar o parâmetro de autofocalização do filtro azimutal. Os resultados mostram que o processamento de imagens que utiliza a seleção de linhas azimutais é mais rápido e gera qualidade focal semelhante se comparado com o processo que utiliza todas as linhas azimutais de um bloco de dados. Notou-se que a qualidade da focalização é melhorada quando se reduz o tamanho das linhas azimutais, mas o tempo de processamento é aumentado. Também se verificou a utilização de um conjunto dos dados coletados nas quatro polarizações (Lhh, Lvv, Lvh e Lhv) para estimar o parâmetro de focalização gera imagem de qualidade semelhante ao processo que utiliza apenas uma banda (Lhh).

Uma nova técnica para a determinação da atitude de uma aeronave por interferometria GPS foi desenvolvida para superar as restrições operacionais dos algoritmos conhecidos e publicados. Esta nova técnica estima o sinal verdadeiro da medida da linha base que define o eixo-z do sistema de antenas GPS. Além disto, foi utilizada uma nova estratégia para reinício do algoritmo que reduz o tempo de convergência do mesmo. Este trabalho compreendeu as seguintes tarefas: desenvolvimento teórico do algoritmo; realização de simulações para comprovação em ambiente controlado do desempenho do algoritmo; realização de ensaios em solo com a utilização de uma base móvel para verificação da operação deste sistema; montagem do sistema numa aeronave para comprovação experimental do algoritmo em condições estáticas e dinâmicas; e análise e redução dos dados para verificação das características do algoritmo. Os resultados foram satisfatórios e as ferramentas desenvolvidas podem ser utilizadas nas seguintes aplicações: desenvolvimento de um sistema de baixo custo para a determinação da atitude com GPS de uma aeronave; desenvolvimento de soluções para determinação da trajetória exata de um veículo a partir das medidas de receptores GPS independentes; desenvolvimento de sensores de velocidades angulares utilizando receptores GPS; desenvolvimento de sensores de deformação mecânica com receptores GPS; e em outras aplicações de posicionamento de altíssima exatidão com receptores GPS (melhor do que 2mm @1s).