Para competir en el mercado, los modernos terminales de comunicaciones móviles deben cumplir requisitos muy exigentes. Deben ser capaces de operar en diferentes redes, con distintos estándares, (GSM 900, GSM 1800, PCS, UMTS¿), y satisfacer ciertas especificaciones de diseño como ser pequeños y ligeros, atractivos para el usuario y de bajo coste de producción, tanto para materiales como para su montaje. La solución preferida en la actualidad, en lo que a antenas para terminales móviles se refiere, es el uso de parches metálicos radiantes, con resonancias múltiples, para cubrir así las diferentes bandas de frecuencias. Estos parches se pueden adaptar fácilmente a la forma del terminal, y pueden ser por lo tanto integradas dentro de la cubierta posterior. Esta solución presenta varias ventajas: los diseñadores no deben preocuparse por la antena a la hora de definir la forma externa del terminal, éste es más robusto, pues no hay ningún elemento radiante externo que pueda romperse, las antenas pueden ser producidas con menor coste. Sin embargo, cada vez más bandas de frecuencia deben ser cubiertas por antenas contenidas en un volumen que disminuye rápidamente. Por lo tanto, la miniaturización es clave para el diseño de las antenas. En este trabajo se presentan algunas investigaciones acerca de la operación multibanda de antenas parche para terminales de comunicaciones móviles. Primero se estudió el efecto de integrar un filtro espolón en una antena microtira, para obtener un modo de operación dual. Una vez validado el concepto, y para resolver el problema del escaso ancho de banda inherente a las antenas impresas, se extendió el estudio a las antenas tipo PIFA (Planar Inverted-F Antenna). Se analizaron también diferentes parámetros, como la longitud del terminal o la inclinación de la antena, para determinar su influencia sobre el funcionamiento de la antena. Se estudiaron también diferentes conceptos, con el fin de desarrollar parches de banda dual, GSM/DCS. / Martínez Vázquez, M. (2003). Antenas integradas para terminales móviles de tercera generación [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54951

[pt] A presente tese estudará as modificações introduzidas nos diagramas de radiação de antenas cassegrain, em decorrência da colocação de obstáculos, como cercas, na região de campos próximos. A análise destas modificações será baseada na Teoria Geométrica da Difração. Definida a geometria do problema, serão desenvolvidos algoritmos para determinação dos pontos de reflexão e difração e, a partir destes pontos, calculados os campos espalhados. A eficiência de diversas configurações de obstáculos, na redução dos campos irradiados em certas direções, será analisada. / [en] This work will study the modifications introduced on cassegrain antenna radiation patterns, by putting obstacles, such as fences, in the near-field zone. The analisys of these modifications will be supported on the uniform Geometrical Theory of Diffraction. Defined the geometry of the problem, a mathematical model will be developed for the determination of reflection and diffraction points and, following these, the scattered fields will be computed. The performance of the antenna in the presence of obstacle will be analised.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo apresentar um novo tipo de conjunto direcional, constituído por um elemento ativo e vários elementos passivos dispostos ao longo de um arco de circunferência de círculo. Embora o problema seja analisado sob o ponto de vista teórico, devido às dificuldades ainda existentes para uma realização experimental, a quase total identidade entre o modelo real e o utilizado na análise, sugere que os resultados obtidos forneçam dados suficientemente precisos sobre o comportamento da antena. São representadas várias curvas relativas ao ganho, impedância e relação frente-costas que evidenciam o desempenho da antena, e permitem o dimensionamento da mesma. Finalmente, são incluídas diversas sugestões para uma avaliação experimental. / [en] This work introduces a novel directional array, composed of an active element and several passive ones disposed along a circular arc. Simulated results for gain, input impedance and front-to-back relation provide curves that illustrate the antenna behavior and allow its synthesis. Suggestion for the experiemental implementation are also presented.

[pt] O presente trabalho analisa o comportamento dos centros de fase da corneta cônica dual mode nos planos E e H para pontos de observação situados na região de Fresnel e de Fraunhofer. Em função da geometria da corneta e da combinação dos modos TE 11 e TM11 na abertura, são apresentadas diversas curvas assim como um monograma que caracterizam o problema em questão. / [en] The behavior of the phase centers of the dual mode conical horn is analyzed on the E and H planes and for observation points situated in the Fresnel and Fraunhosffer region. Several curves and a nomogram, characterizing the problem in question, are presented as a function of the horn´s geometry and the conbination of TE11 and TM11 modes.

[pt] Este trabalho descreve uma das técnicas utilizadas para controlar a distribuição na abertura , no plano E e , conseqüentemente, as características de radiação de uma corneta piramidal. Pequenas variações do ângulo de abertura, em vários pontos da corneta, são utilizadas para produzir uma configuração de campos, na abertura, atenuada nas bordas para o plano E e que conduz a larguras de feixe, equalizadas nos planos E e H, com baixo nível de lobos secundários. Esta idéia é formalizada teoricamente e aplicada com sucesso, através de uma aproximação de 1ª ordem, ao projeto de um alimentador para um sistema Cassegrain de baixo ruído. / [en] This work describes a technique for controlling the E-plane aperture distribution and, consequently, the radiation pattern of a pyramidal horn. Small variations of flare angle at several points along the horn are used to produce a tapered aperture field in the E-plane, resulting equal E and H-plane beamwidths with low sidclobes for a low noise Cassegrain antenna system.

Alcançar altas taxas de dados em comunicações sem fio é difícil. Altas taxas de dados para redes locais sem fio tornou-se comercialmente um sucesso por volta do ano de 2000. Redes de longa distância sem fio ainda são projetados e utilizados principalmente para serviços de voz em baixas taxas. Apesar de muitas tecnologias promissoras, a realidade de uma rede de área ampla que atenda muitos usuários com altas taxas de dados e largura de banda e consumo de energia razoáveis, além de uma boa cobertura e qualidade no serviço ainda é um desafio. O objetivo do IEEE 802.16 é projetar um sistema de comunicação sem fio para obter uma internet de banda larga para usuários móveis em uma área metropolitana. É importante perceber que o sistema WIMAX tem que enfrentar desafios semelhantes aos existentes sistemas celulares e seu desempenho eventual será delimitado pelas mesmas leis da física e da teoria da informação. Em muitas áreas da engenharia elétrica, tem-se direcionado atenção à miniaturização de componentes e equipamentos. Em particular, antenas não são exceções. Desde que Wheeler iniciou estudos sobre os limites fundamentais de miniaturização de antenas, o assunto tem sido discutido por muitos estudiosos e várias contribuições nesse sentido foram feitas desde então. Os avanços das últimas décadas na área de microeletrônica permitiram a miniaturização dos demais componentes empregados no desenvolvimento de equipamentos eletrônicos e disponibilizaram o uso de aparelhos compactos, leves e com diversas funcionalidades e aplicações comerciais. No entanto, ainda que a integração de circuitos seja uma realidade, a integração completa de um sistema de comunicação sem fio, incluindo a antena, é ainda um dos grandes desafios tecnológicos. No caso de antenas impressas procura-se continuamente desenvolver antenas que, além de compactas, apresentem maior largura de banda, ou operação em múltiplas bandas dada sua inerente característica de banda estreita em projetos convencionais. Neste trabalho, o foco está na miniaturização de antenas impressas através da aplicação de fractais. São apresentadas comparações entre antenas fractais quadradas de Minkowski e fractais triangulares de Koch. Inicialmente, antenas 6 impressas com geometrias convencionais quadradas e triangulares foram projetadas para ter a mesma frequência de ressonância. Depois disso, as estruturas fractais de Minkowski Island e Koch Loop foram implementadas nas antenas quadrada e triangular, respectivamente, até a terceira iteração. As frequências escolhidas foram as de 2,4 GHz, 3,5 GHz, 5,0 GHz e 5,8 GHz. Diversos protótipos foram construídos em dois substratos de permissividade diferentes, o FR-4 e o DUROID 5870. Para validar os resultados foram construídas antenas na frequência de 3,5 GHz para as geometrias quadrada e triangular e suas iterações fractais. A contribuição deste trabalho está na análise sobre as vantagens e desvantagens de cada uma das estruturas propostas. Dependendo dos requisitos de um projeto, a opção pode ser por antenas miniaturizadas com maior largura de banda, como normalmente acontece em alguns projetos comerciais. Entretanto, o interesse por bandas estreitas muitas vezes pode ser um requisito, principalmente para emprego militar, onde por vezes a máxima discrição na transmissão é uma exigência. Além disso, também foi feita uma análise sobre as geometrias que atingiram maior miniaturização. / Achieving high data rates in wireless communication is difficult. High data rates for wireless local area networks became commercially successful only around 2000. Wide area wireless networks are still designed and used primarily for low rate voice services. Despite many promising technologies, the reality of a wide area network that services many users at high data rates with reasonable bandwidth and power consumption, while maintaining high coverage and quality of service has not been achieved. The goal of the IEEE 802.16 was to design a wireless communication system processing to achieve a broadband internet for mobile users over a wide or metropolitan area. It is important to realize that WIMAX system have to confront similar challenges as existing cellular systems and their eventual performance will be bounded by the same laws of physics and information theory. In many areas of electrical engineering, miniaturization has been an important issue. Antennas are not an exception. After Wheeler initiated studies on the fundamental limits for miniaturization of antennas, this subject has been extensively discussed by several scholars and many contributions have been made. The advances of recent decades in the field of microelectronics enabled the miniaturization of components and provided the use of compact, lightweight, equipments with many features in commercial applications. Although circuit integration is a reality, the integration of a complete system, including its antenna, is still one of the major technological challenges. In the case of patch antennas, the search is for compact structures with increased bandwidth, due to the inherent narrowband characteristic of this type of antenna. In this work the focus is on a comparison between the Minkowski and the Koch Fractal Patch Antennas. Initially, patch antennas with conventional square and triangular geometries were simulated to present the same resonance frequency. After that, fractal Minkowski and Koch Island Loop antennas were implemented in the square and triangular geometries, respectively, to the third iteration. A comparison was made for two substrates of different permittivities FR-4 and DUROID 5870 at the frequencies of 2,4 GHz; 3,5 GHz; 5,0 GHz and 5,8 GHz. 8 Prototype antennas were built using FR-4 and DUROID 5870 to resonate at a frequency of 3,5 GHz to validate simulation results. The contribution of this work is the analysis of the advantages and disadvantages of each proposed fractal structure. According to the project requirements, the best option can be use a miniaturized antenna with a wider band, as in commercial projects. Particularly in military applications, a narrow band antenna can be a requirement, as sometimes maximum discretion in transmission is a paramount. An additional analysis was performed to verify which of the geometries fulfilled the miniaturization criteria of Hansen.

O presente trabalho trata do estudo, projeto, desenvolvimento, construção e medida de lentes discretas planares (DLAs). Estes dispositivos atuam como sistemas irradiantes, especialmente com características multi-feixes. A construção destas lentes utiliza tecnologias compatíveis com a fabricação de circuitos impressos, com alguns detalhes que são característicos da área de antenas e circuitos planares. O estudo aborda as equações de projeto e considerações gerais relativas ao atendimento de especificações técnicas preliminares. Foram desenvolvidas duas lentes discretas, uma na frequência de 8GHz (banda X) e outra na frequência de 40GHz (banda Ka- faixa de ondas milimétricas). São apresentados os resultados de medidas destas duas lentes, que comprovam a possibilidade de uso em aplicações multi-feixes, bem como seu efeito de foco, análogo ao observado em lentes óticas comuns. / The object of this work is the study, design, development, fabrication and measurement of discrete lens arrays (DLAs). These devices act as radiant systems, especially with multi-beam characteristics. Their construction follows the same procedures and techniques normally found in printed circuit fabrication, with some further details that are pertinent to the antenna and planar circuit field. This study contains the design equations and general remarks as to fulfill preliminary technical specifications. Two real designs were developed, one in the X-band (8GHz) and another in the millimeter range, Ka band (40GHz). Their respective measurement results are presented, which proved their possible application in multi-beam systems, as well as their focusing effect, which is analogous to that observed in common optical lenses.

Este trabalho apresenta uma técnica para realização do apontamento do feixe de uma rede de antenas utilizando pulsos aplicados ao caminho de RF dos elementos da rede. A proposta de trabalho está em desenvolver aplicações para redes de antenas do tipo phased array. A inserção dos sinais pulsados no caminho de RF é realizada por um circuito de chaveamento com diodos pin, integrado ao circuito de alimentação. Utiliza-se o conceito de uma estrutura convencional com amostragem do sinal recebido pela rede de antenas para a realização do beamforming em micro-ondas, denominada estrutura MSBF. Para demonstração da técnica proposta foram projetados a rede de antenas, o circuito de alimentação e o gerador de sinais de controle, utilizando-se a tecnologia de microfita nos dois primeiros blocos. Com o auxílio do Ansoft Designer e do HFSS, realizaram-se análises dos circuitos projetados em microfita. Foram construídos protótipos da rede de antenas e do circuito de alimentação e os resultados experimentais foram comparados com as análises realizadas. Para os testes integrados foi projetado e construído um equipamento para gerar os pulsos de controle dos elementos da rede, definidos em módulos com saídas independentes. Este equipamento permite programar parâmetros dos pulsos aplicados, responsáveis pelo apontamento da rede. Por fim, com os protótipos integrados, os diagramas de irradiação da rede de antenas foram medidos em Câmara Anecóica. Os resultados obtidos comprovam experimentalmente a técnica proposta neste trabalho.

Alcançar altas taxas de dados em comunicações sem fio é difícil. Altas taxas de dados para redes locais sem fio tornou-se comercialmente um sucesso por volta do ano de 2000. Redes de longa distância sem fio ainda são projetados e utilizados principalmente para serviços de voz em baixas taxas. Apesar de muitas tecnologias promissoras, a realidade de uma rede de área ampla que atenda muitos usuários com altas taxas de dados e largura de banda e consumo de energia razoáveis, além de uma boa cobertura e qualidade no serviço ainda é um desafio. O objetivo do IEEE 802.16 é projetar um sistema de comunicação sem fio para obter uma internet de banda larga para usuários móveis em uma área metropolitana. É importante perceber que o sistema WIMAX tem que enfrentar desafios semelhantes aos existentes sistemas celulares e seu desempenho eventual será delimitado pelas mesmas leis da física e da teoria da informação. Em muitas áreas da engenharia elétrica, tem-se direcionado atenção à miniaturização de componentes e equipamentos. Em particular, antenas não são exceções. Desde que Wheeler iniciou estudos sobre os limites fundamentais de miniaturização de antenas, o assunto tem sido discutido por muitos estudiosos e várias contribuições nesse sentido foram feitas desde então. Os avanços das últimas décadas na área de microeletrônica permitiram a miniaturização dos demais componentes empregados no desenvolvimento de equipamentos eletrônicos e disponibilizaram o uso de aparelhos compactos, leves e com diversas funcionalidades e aplicações comerciais. No entanto, ainda que a integração de circuitos seja uma realidade, a integração completa de um sistema de comunicação sem fio, incluindo a antena, é ainda um dos grandes desafios tecnológicos. No caso de antenas impressas procura-se continuamente desenvolver antenas que, além de compactas, apresentem maior largura de banda, ou operação em múltiplas bandas dada sua inerente característica de banda estreita em projetos convencionais. Neste trabalho, o foco está na miniaturização de antenas impressas através da aplicação de fractais. São apresentadas comparações entre antenas fractais quadradas de Minkowski e fractais triangulares de Koch. Inicialmente, antenas 6 impressas com geometrias convencionais quadradas e triangulares foram projetadas para ter a mesma frequência de ressonância. Depois disso, as estruturas fractais de Minkowski Island e Koch Loop foram implementadas nas antenas quadrada e triangular, respectivamente, até a terceira iteração. As frequências escolhidas foram as de 2,4 GHz, 3,5 GHz, 5,0 GHz e 5,8 GHz. Diversos protótipos foram construídos em dois substratos de permissividade diferentes, o FR-4 e o DUROID 5870. Para validar os resultados foram construídas antenas na frequência de 3,5 GHz para as geometrias quadrada e triangular e suas iterações fractais. A contribuição deste trabalho está na análise sobre as vantagens e desvantagens de cada uma das estruturas propostas. Dependendo dos requisitos de um projeto, a opção pode ser por antenas miniaturizadas com maior largura de banda, como normalmente acontece em alguns projetos comerciais. Entretanto, o interesse por bandas estreitas muitas vezes pode ser um requisito, principalmente para emprego militar, onde por vezes a máxima discrição na transmissão é uma exigência. Além disso, também foi feita uma análise sobre as geometrias que atingiram maior miniaturização. / Achieving high data rates in wireless communication is difficult. High data rates for wireless local area networks became commercially successful only around 2000. Wide area wireless networks are still designed and used primarily for low rate voice services. Despite many promising technologies, the reality of a wide area network that services many users at high data rates with reasonable bandwidth and power consumption, while maintaining high coverage and quality of service has not been achieved. The goal of the IEEE 802.16 was to design a wireless communication system processing to achieve a broadband internet for mobile users over a wide or metropolitan area. It is important to realize that WIMAX system have to confront similar challenges as existing cellular systems and their eventual performance will be bounded by the same laws of physics and information theory. In many areas of electrical engineering, miniaturization has been an important issue. Antennas are not an exception. After Wheeler initiated studies on the fundamental limits for miniaturization of antennas, this subject has been extensively discussed by several scholars and many contributions have been made. The advances of recent decades in the field of microelectronics enabled the miniaturization of components and provided the use of compact, lightweight, equipments with many features in commercial applications. Although circuit integration is a reality, the integration of a complete system, including its antenna, is still one of the major technological challenges. In the case of patch antennas, the search is for compact structures with increased bandwidth, due to the inherent narrowband characteristic of this type of antenna. In this work the focus is on a comparison between the Minkowski and the Koch Fractal Patch Antennas. Initially, patch antennas with conventional square and triangular geometries were simulated to present the same resonance frequency. After that, fractal Minkowski and Koch Island Loop antennas were implemented in the square and triangular geometries, respectively, to the third iteration. A comparison was made for two substrates of different permittivities FR-4 and DUROID 5870 at the frequencies of 2,4 GHz; 3,5 GHz; 5,0 GHz and 5,8 GHz. 8 Prototype antennas were built using FR-4 and DUROID 5870 to resonate at a frequency of 3,5 GHz to validate simulation results. The contribution of this work is the analysis of the advantages and disadvantages of each proposed fractal structure. According to the project requirements, the best option can be use a miniaturized antenna with a wider band, as in commercial projects. Particularly in military applications, a narrow band antenna can be a requirement, as sometimes maximum discretion in transmission is a paramount. An additional analysis was performed to verify which of the geometries fulfilled the miniaturization criteria of Hansen.

O presente trabalho trata do estudo, projeto, desenvolvimento, construção e medida de lentes discretas planares (DLAs). Estes dispositivos atuam como sistemas irradiantes, especialmente com características multi-feixes. A construção destas lentes utiliza tecnologias compatíveis com a fabricação de circuitos impressos, com alguns detalhes que são característicos da área de antenas e circuitos planares. O estudo aborda as equações de projeto e considerações gerais relativas ao atendimento de especificações técnicas preliminares. Foram desenvolvidas duas lentes discretas, uma na frequência de 8GHz (banda X) e outra na frequência de 40GHz (banda Ka- faixa de ondas milimétricas). São apresentados os resultados de medidas destas duas lentes, que comprovam a possibilidade de uso em aplicações multi-feixes, bem como seu efeito de foco, análogo ao observado em lentes óticas comuns. / The object of this work is the study, design, development, fabrication and measurement of discrete lens arrays (DLAs). These devices act as radiant systems, especially with multi-beam characteristics. Their construction follows the same procedures and techniques normally found in printed circuit fabrication, with some further details that are pertinent to the antenna and planar circuit field. This study contains the design equations and general remarks as to fulfill preliminary technical specifications. Two real designs were developed, one in the X-band (8GHz) and another in the millimeter range, Ka band (40GHz). Their respective measurement results are presented, which proved their possible application in multi-beam systems, as well as their focusing effect, which is analogous to that observed in common optical lenses.