[pt] Este trabalho apresenta uma metodologia para simulação de linhas de transmissão, geradores, interconexões e cargas por modelos baseados em filtragem digital. Estes modelos usam de maneira intensiva o conceito de redes digitais equivalentes, para resolver problemas aliados à responsabilidade dos filtros digitais em redes onde haja interconexão de elementos, desde simples cargas a subredes. O resultado deste trabalho é um sistema que representa de maneira quase que integral o espectro do sinal discretizado, em contraposição aos métodos tradicionalmente encontrados na simulação de sistemas deste tipo por computador digital. Por outro lado o processo é facilmente implementado por processadores digitais de sinal (DSPs), resultado em simulações em tempo rela comparáveis a simulações off-line por aplicativos / [en] This thesis introduces a metodology for the simulation of transmission lines, power generators, interconnnections and loads, base don digital filtering models. These models make intensive use of digital equivalent network concepts in order to solve the computability problem of the digital filter. The result of this work is a system that represents the discrete-time signal on a bandwsiths covering up to the Nyquist frequency, in contraposition with traditional methods of computer simulation. The structure is easily implemented with Digital signal Processors (DSPs), resulting in real time simulations that compare to off-line circuit simulators in precision.

[pt] O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma sistemática de análise de dispositivos passivos em parâmetros distribuídos para aplicação em circuitos monolíticos de microondas. O método de análise usado aqui baseia-se no estudo de N- linhas de transmissão aclopadas, através de suas matrizes impedância e de transmissão de tensão e corrente. Essas matrizes sevem como suporte ao estudo dos seguintes elementos: 1 - indutores retangulares multiespiras; 2 - capacitores interdigitais; 3 - MEANDER-LINES; 4 - acopladores de N-portas e 5 - filtros interdigitais do tipo COMB-LINE. Este estudo resultou em um programa de computador que permite analisar estes dibversos elementos. Finalmente, comparações feitas com previsões teóricas de outras análises e com resultados experimentais mostram que os objetivos foram atingidos. / [en] This work is animing at developing a procedure - using distributed parameters - for a systematical analysis of certain passive devices which may be used in Monolithic Microwavw Circuits Here, the analysis is carried out by deriving N-coupled- line matrices, specifically the impedance and current and voltage tranmission ones, for the focused devices. The following circuit elements were then studied: 1 - Rectangular multi-turn inductors; 2 - Interdigital capacitors; 3 - MEANDER-LINES; 4 - N-port couplers; 5 - COMB-LINE interdigital filters. From this work, a computer program has resulted. This program is able to analyze the above mentioned circuit elements. Finaly, the obtained results were compared with those existing in the available literature and also with experimental results. The conclusion is that the analysis method here presented, is able to fairly predict the obtained results.

[pt] O trabalho examina o comportamento de Codificadores de forma de onda operando a 32,56 e 64kbit/s para transmissão digital de sinais de voz e de sinais de dados PSK-8 a 4800 bit/s e QAM-16 a 9600 bit/s. A partir de uma análise detalhada dos diversos sistemas, tanto em canal ideal como um canal ruidoso, é verificada a necessidade de se fazer uma identificação do tipo de sinal. De modo a permitir sua codificação de forma mais eficiente. É, então, proposta e avaliada a utilização de uma técnica de identificação estatística de sinais de voz e dados, em codificadores de forma de onda. A incorporação desta técnica ao sistema ADPCM a 32 kbit/s recomendado pelo CCITT permite uma melhoria do desempenho para sinais de dados, sem com isso alterar sua eficiência para sinais de voz. / [en] This thesis evaluates the performance of waveform coders at 32,56 and 64kbit/s for digital transmission of speech signal and 4800 bit/s PSK-8 and 9600 bit/s QAM-16 voiceband data signas. A detailed analysis of the systems is carried out both under ideal and noisy channel conditions. From this analysis it was found that a scheme which accurately distinguishes the two classes of signals, would allow a more efficient encoding procedure. A method of statistical identification of speech and data signals is proposed and its use in wakeform coders is, then, analysed. The incorporation of this method into the 32 kbit/s ADPCM system recommended by CCITT provides an improvement in performance for data signals, without sacrificing its efficiency for speech signal.

[pt] O trabalho analisa o desempenho de sistemas de transmissão digital com modulação de amplitude em quadratura (QAM), considerando o efeito de distorções na função de transferência do canal de transmissão. Assumindo formas polinomiais, senoidais e exponenciais para a função de transferência do canal, são calculados analiticamente o valor médio quadrático e o valor de pico da interferência entre símbolos (IES) em um sistema QAM com filtros de transmissão e recepção com espectros em raiz quadrada de cosseno levantado. As expressões obtidas são então utilizadas para calcular, aproximadamente, a probabilidade de erro e avaliar o efeito das distorções no desempenho dos sistemas, com aplicações ilustrativas a sistemas QAM- 16 e QAM-64. É dada uma atenção especial à função de transferência associada ao modelo de 2 raios, geralmente utilizada para representar o efeito de desvanecimento seletivo em sistemas radio digitais. Com os resultados obtidos neste caso e a suposição de que a IES se comporta como uma variável Gaussiana, propõe-se um método baseado em expressões analíticas relativamente simples para determinar, com precisão razoável, a assinatura de sistemas radio digitais. / [en] The performance of digital transmission systems with quadrature amplitude modulation (QAM) is analised considering the effect of linear distortions in the channel transfer function. Assuming polinomial, sinusoidal and exponential forms for the channel transfer function, the mean square value and the peak value of the intersymbol interference (ISI) are analitically determined in a QAM system with square-root raised cosine transmit and receive filters. The obtained analytic expressions are then used to approximate the error probability and to evaluate the distortion effect in the system performance with particular application to some 16-QAM and 64-QAM systems. Special attention is given to the 2-Ray Model transfer function, generally used to represent selective fading in digital radio systems. Assuming that the ISI behaves as a Gaussian variable and using relatively simple analytic expressions, a method is proposed to determine the Signature of a digital radio system.

[pt] Neste trabalho são estudados sistemas de codificação digital de sinais de voz em sub-bandas, operando na taxa de 16 kbit/s. Os sistemas são analisados em função do número de sub-bandas, dos esquemas de codificação utilizados nas diversas sub-bandas, dos parâmetros e das técnicas empregados na adaptação dos quantizadores e do tipo de alocação dos recursos binários. A decomposição espectral do sinal é realizada a partir de bancos de filtros espelhados em quadratura (QMF), que tem a vantagem de evitar a sobreposição dos espectros nas diversas sub- bandas. Os sistemas são avaliados, através de simulação em computador, tanto em canal ideal como em um canal ruidoso, utilizando como figura de mérito a razão sinal-ruído frequencial. O desempenho obtido em termos das razões sinal-ruído global e segmentada também é apresentado em todos os casos analisados. A partir de um exame detalhado dos diversos sistemas e proposta uma estrutura de codificação em que a configuração do quantizador e sua técnica de adaptação dependem da sub-banda a ser codificada. Além disso, o sistema proposto utiliza um algoritmo para alocação dos recursos binários baseado em comparações de energias de blocos de amostras das diversas sub-bandas. / [en] In this thesis a study of 16 kbit/s sub-band coding of speech signals is presented. The encoding systems are examined in terms of the number of sub-bands, the schemes used to encode the sub-band signals, the parameters and techniques employed in the quantizers adaptation and the type of bit allocation. Spectral decomposition of the input signal is carried out by means of quadrature mirror filter (QMF) banks. The systems are evaluated through computer simulation, both in ideal and noisy channels, using the frequency - weighted signal-to-noise ratio as the performance criterion. The global and segmental signal- to-noise ratio performances are also given in all cases. After a detailed examination of the various systems, a coding structure is proposed , in which the configuration of the quantizer and its adaptation techniques depend on the sub-band to be coded. Furthermore, the proposed system uses an algorithm for bit allocation based on comparison of the energies fo blocks of samples in the several sub-bands.

[pt] Um dos meios utilizados par aumentar a capacidade de transmissão das linhas é a compensação de parte da reatância indutiva dessas linhas através de capacitores série. Entretanto compensação série causa o aparecimento de freqüências de ressonância subsíncrona no sistema. Tendo como principal objetivo neste trabalho apresentar um método para a análise da Ressonância Subsíncrona devida a auto-excitação, começa-se por fazer um breve estudo sobre o problema da Ressonância Subsíncrona em geral e apresenta- se alguns dos seus efeitos. Desenvolve-se em seguida o modelo de gerador proposto por Kilgore er al. Para estudos de Ressonância Subsíncrona e apresentam-se os modelos da rede e dos equivalentes utilizados. O método de análise utilizado neste trabalho é então apresentado assim como os programas de cálculo desenvolvidos. Por fim são apresentados os resultados obtidos com estes programas utilizando-se um Sistema Teste e comparam-se estes resultados com aqueles conhecidos de um sistema semelhante. / [en] One of the methods used to increase power transfer capability is the partial compensation of the inductive reactance of lines through the use of series capacitors. This compensation, however, gives rise to subsynchronours resonance frequencies to appear in the system. Having as main objective of this work to present a method for subsynchronours resonance analysis due to self- excitation, one starts by making a short study about the subsynchronours resonance problem in general and presents some of its effects. One develops then the generator model proposed by kilgore and al for subsynchronours Resonancec studies and presents the network and equivalent models utilied. The analysis method used in this work as well as the calculation programmes developed are then presented. Finally results obtained with these programmes using a Test System are presented and compared with those known from a similar system.

[pt] O presente trabalho visa possibilitar a seleção econômica de uma estrutura de transmissão utilizando critérios de confiabilidade. O método probabilístico selecionado foi o da freqüência e duração. Uma peculiaridade sobremodo importante deste método é a possibilidade de se considerar a influência do meio ambiente no desempenho dos elementos do sistema. O método eleito, embora trabalhoso no caso de sistemas complexos, com diversas fontes de geração de energia e interligações, é bastante simples de ser utilizado no caso de configurações que podem ser reduzidas a um único elemento equivalente conectando a geração e a carga através de reduções série-Paralelo. Tendo em vista a não disponibilidade, na maioria dos casos, dos parâmetros representativos de confiabilidade dos diversos componentes do sistema, com um grau adequado de confiança, o programa desenvolvido permite o cálculo dos índices representativos de confiabilidade nas barras desejadas, para uma gama bastante ampla de valores influentes nesta determinação, para as alternativas estudadas. Para cada um destes índices obtém-se um valor atual de custo associado a cada alternativa, levando-se custos devidos aos montantes de energia não vendidos durante a duração das interrupções. O método empregado para a determinação dos valores atuais de custo correspondentes às alternativas foi o método clássico do valor atual. / [en] This work provides na approach that makes possible an economical comparison of alternative System designs yielginh the desired reliability properties. The selected probabilistic method was the frequency and duration method. An extremely important aspect of this approach is the introduction of a varying environmental condition associated with the System Components. The chosen method although difficult to apply to a complicated system, composed of several generating plants and interconnections, is quite simple to employ in systems which can be reduced to one equivalent element between the source and the load, by Series-Parallel reductions. As in most of the casas, the basic system component paramenters are not available, with an adequate degree of confidence, the developed program permits the claculation of various measures of reliability in power systems for a wide range of influent values in this calculation, for the investigated alternatives. For each of those measuresm results a cost associated to each alternative, considering the initial investiments as well as the costs owing to energgy not sold during interruptions.

[pt] Vários aspectos de um sistema elétrico de potência devem ser avaliados em detalhe antes de sua construção e operação. A escolha dos níveis de isolamento utilizadas é editada pelas condições em regime permanente e de sobre tensões que poderão ocorrer no sistema. Naturalmente, as linhas de transmissão veículos de transporte de energia estão intimamente ligadas a este problema. A sua perfeita operação determina níveis de atendimento apropriados aos consumidores. Portanto, é de extrema importância que se conheça o comportamento do isolamento do sistema de transmissão. O presente trabalho tem por objetivo fornecer ao engenheiro condições d analisar a performance de uma linha de transmissão quando submetida a surtos atmosféricos e a surtos de manobra através de dois programas desenvolvidos para o computador digital HP- 2100. / [en] Many aspects of an electric utility power system design must be evaluated in detail prior to construction and operation. The choice of insulation requirements on eletric utility system equipment is dictated both by the steady state conditions as well as by overvoltages which can occur on the system. Transmission lines, which are the way to carry energy, are certainly involved in this problem. Therefore it is very important to know their insulation behavior. The purpose of this work is to give the engineer conditions to analyze transmission lines behavior, by way of two digital programs, one concerning lightining strokes and the other switching surges.

[pt] As fundações dos elementos de apoio de uma linha aérea de transmissão de energia elétrica situam-se ao longo de extensos traçados, onde diferentes condições de apoio para as estruturas são encontradas em razão da variação natural dos horizontes. Tal configuração pode levar alternativamente a se programarem estudos e sondagens especiais em cada local de suporte, fazendo crescer os custos e prazos de projeto, ou ao contrário, reduzindo drasticamente a investigação, com prejuízos evidentes ao planejamento, execução e economia da obra de implantação da linha de transmissão. Dessa maneira, são organizados e propostos procedimentos para avaliação do terreno segundo as suas orografia, hidrografia, geologia e pedologia e do ambiente atmosférico local, cujas manifestações são capazes de impor severas solicitações às torres e, indiretamente, às fundações. É eleita a região da bacia do rio da Prata para constituir o grande cenário do estudo, quer pela abundância de dados e informações disponíveis sobre linhas de transmissão já em carga, ou ainda em construção, nessa região. Assim sendo, desenvolve-se uma metodização para orientar o estudo dessas fundações, considerando o conjunto torre x terreno x fundação e buscando soluções técnicas convenientes e economicamente aceitáveis, atendendo assim ao binário desempenho-custo. Para as torres são considerados os modelos auto-suportados e estaiados, o terreno é variado entre algumas categorias identificadas na região e as fundações são representadas pelas superficiais, em sapatas, e pelas profundas do tipo tubulão. Buscando, ainda, auxiliar no aprimoramento dos projetos de fundações para suportes de linhas de transmissão, é desenvolvido um estudo de confiabilidade estrutural tendo como modelo algumas das fundações pré-selecionadas para a metodização primariamente desenvolvida. São determinadas as probabilidades de falha dessas fundações através do programa FERUM e, a partir do levantamento dos prejuízos financeiros causados pela falha desses elementos, determina-se o risco de falha. Por último, é desenvolvido um estudo paramétrico para avaliar a influência do projeto de fundação, do tipo de solo e da velocidade de vento sobre a probabilidade de falha. / [en] The transmission line tower foundations are executed following extensive paths, where different structural foundation conditions are found, in reason of natural horizontal ground layer variations. Then, one may alternatively to schedule and to execute special and specific studies or, conversely, to substantially reduce the geothecnical investigation, with sensible economical loses in the transmission line design and behavior. In such way, a methodology is proposed to evaluate conveniently the site according to its geology, orography , hydrography and pedology as well to related atmospheric local manifestations, able to submit severe mechanical solicitations to the towers and their foundations. In this way, one proposes a methodology to govern the study of these foundations, considering the tower x site x foundation relations and searching for convenient technical and acceptable economical solutions. Guyed and self-supported models are considered for towers, and the foundations are represented by footings, as the superficial type, and piers, as the deep type. The rio do Prata basin is chosen to constitute the large scenery of the study, because its abundant available data concerned to already operational transmission lines, or still under design and construction ones. Moreover, seeking the improvement of the tower foundation design a study based on structural reliability is developed considering some foundation models selected as mentioned above. Foundation failure probabilities are determined by the FERUM computational program and the risk of failure is obtained from economical damages caused by foundation failures. In the last, a parametric study is developed to evaluate how does the failure probability behave according to variations in the foundation soil, wind velocity and footing dimensions and depth.

[pt] Muitos drones subaquáticos (DSs) modernos usados no monitoramento militar e ambiental operam no oceano e são concebidos como transceptores intermediários entre sua estação base (EB) e redes de sensores sem fio subaquáticas (RSSFSs). Devido a salinidade e consequentemente a condutividade da água do mar, DSs não podem usar transmissões de rádio frequência (RF) convencionais, tanto para alimentar quanto para se comunicar com os nós sensores (NSs). Tentando superar essas limitações, sistemas de transmissão indutiva de energia (TIE) têm sido apontados como uma alternativa para RSSFSs assistidas por DSs confiáveis. TIE apresenta perdas menores do que técnicas de campo distante em meios complexos, mas é extremamente limitada em termos de distância de operação. Baseado nisso, a presente tese visa uma solução mais integrada para sistemas de monitoramento assistidos por DSs baseado em sistemas de TIE usando lentes e refletores de metamaterial (MTM) dedicados a aprimorar ambas a eficiência na transmissão de energia e a razão sinal-ruído dos dados transmitidos. Um novo modelo do canal magnético, baseado no modelo de linhas de transmissão magnéticas virtuais, incorporando os ganhos dos MTMs e as perdas da água do mar, também é apresentado de modo a facilitar a futura sistematização das RSSFSs. / [en] Most modern underwater drones (UDs) employed in military and environmental monitoring operate in the ocean and are conceived as intermediary transceivers between their base station (BS) and underwater wireless sensor networks (UWSNs). Due to the salinity and consequently the conductivity of seawater, UDs cannot use conventional radiofrequency (RF) transmissions, either for powering or communicating with the sensor nodes (SNs). Trying to overcome these limitations, inductive power transmission (IPT) systems have been pointed out as an alternative for reliable UD-assisted UWSNs. IPT presents lower losses than far-field-based techniques in complex media but is extremely limited in terms of operating distance. Based on that, the present thesis aims an all-integrated solution for UD-assisted monitoring systems based on IPT systems using metamaterial (MTM) lenses and reflectors dedicated to improving both the power transfer efficiency and the signal-noise ratio of the transmitted data. A new model of the magnetic channel, based on the virtual magnetic transmission line model, incorporating the MTM gains and the seawater losses, is also presented in order to facilitate the future systematization of UWSNs.