[pt] Neste trabalho, é abordado um estudo para o desenvolvimento de filtros passa faixa cuja função de transferência é denominada quase-elíptica ou semielíptica. Esse nome vem por causa da sua principal característica que é a de apresentar apenas um par de polos de atenuação na banda de rejeição. O par de polos é determinado por meio do acoplamento cruzado entre dois pares de ressonadores dispostos de forma não adjacente, dessa maneira, enquanto um par de ressonadores é acoplado eletricamente o outro par realiza um acoplamento magnético. O método é aplicado utilizando duas tecnologias diferentes. A primeira, onde são utilizados ressonadores em anel cortado, desenvolvidos em microfita para realização de filtros na banda X de frequência. Neste caso, foram desenvolvidos um filtro de quarta e um de sexta ordem. A segunda tecnologia onde o método foi implementado é conhecida como SIW (Substrate Integrated Waveguide), operando na faixa de frequência da banda K. Neste caso, cavidades integradas ao substrato foram utilizadas como ressonadores e sendo acopladas entre si por meio de vias metalizadas inseridas no substrato. Para determinar as características dos acoplamentos, foi realizada análise do comportamento dos campos elétrico e magnético na estrutura. / [en] In this work, a study is presented for the development of bandpass filters whose transfer function is called quasi-elliptic or semi-elliptical. This name comes from its main feature which is to present only a pair of attenuation poles in the rejection band. The pair of poles is determined by cross-coupling between two pairs of resonators disposed non-adjacently, wherein while one pair of resonators is coupled electrically, the other pair performs a magnetic coupling. The method is applied using two different technologies. The first one uses a split ring resonator developed in microstrip for the realization of filters in the X Band frequency spectrum. In this case, a fourth and sixth order filter was developed. The second technology where the method was implemented is known as SIW (Substrate Integrated Waveguide), operating in the frequency range of K Band. In this case, cavities integrated into the substrate were used as resonators and were coupled to each other by means of metallic substrates inserted into the substrate. To determine the coupling characteristics, the behavior of the electric and magnetic fields in the structure was analyzed.

Os materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) têm recebido muita atenção nas últimas quatro décadas, devido à crescente utilização para atender as exigências das legislações governamentais no controle de níveis de radiação eletromagnética espúria emitida por equipamentos eletrônicos, das normas industriais de compatibilidade e interferência eletromagnética, envolvendo basicamente as indústrias de equipamentos eletrônicos e telecomunicações, bem como a demanda da sociedade na confiabilidade nos equipamentos eletrônicos. O presente trabalho tem como objetivo estudar a produção e a caracterização de MARE na faixa de freqüências compreendida entre 8,2 12,4 GHz, baseados em papel celulósico impregnado com negro de fumo e matriz tipo poliuretano, aplicado por meio de pistola de pintura. Seis diferentes condições de impregnação foram estudadas, variando distância de aplicação e número de demãos (uma em cada lado do papel celulósico): 25 cm 2 demãos, 25 cm 4 demãos, 30 cm 2 demãos, 30 cm 4 demãos, 40 cm -2 demãos e 40 cm 4 demãos. Os resultados médios obtidos da caracterização eletromagnética dos seis lotes, via medição dos parâmetros S (S11/S22 Energia refletida, Er e S12/S21 Energia transmitida, Et) e calculo da energia absorvida (Ea), mostram que para os lotes com duas demãos, quanto maior a distância de aplicação, menores são os valores de Er e Ea e maior é a Et, uma vez que a gramatura do MARE diminui. Para os lotes com quatro demãos, quanto maior a distância de aplicação, menor é a Er e maior a Et. Entretanto, o parâmetro Ea para o lote com quatro demãos não se comporta como o lote com duas demãos, pois entre as distâncias de aplicação 25 cm e 30 cm é observada a queda de Ea, mas com a distância de aplicação 40 cm o valor de Ea aumenta, pois a onda eletromagnética consegue penetrar mais efetivamente no material, ou seja, há uma determinada concentração de centros absorvedores no substrato que permite maior interação do material com a onda eletromagnética. A partir dos valores de Ea, Er e Et foram selecionados 3 condições de impregnação para montagem de um MARE baseado em 8 tubos de celulose montados lado a lado formando um quadrado, sendo cada tubo com dimensões de 50 cm de comprimento e diâmetro de 7,6 cm, dobrados ao meio para promover múltiplas reflexões do sinal e assim aumentar a atenuação do sinal. As condições de impregnação foram escolhidas a partir da análise dos resultados dos seis lotes com base no menor valor de energia refletida e maior energia absorvida, na seguinte ordem crescente: 25 cm 4 demãos, 25 cm 2 demãos e 40 cm 2 demãos. Os resultados de refletividade no arco NRL mostram que a maior atenuação é obtida no lote com menor valor de energia refletida (40 cm 2 demãos, -8,20 dB/84,8% em média) e a menor atenuação no lote com maior valor de energia refletida (-2,84 dB/48,0%). Estes resultados demonstram que para um MARE baseado em múltiplas reflexões possuir alta eficiência de absorção de energia, o mesmo deve possuir baixos valores de energia refletida, pois a onda eletromagnética deve ter capacidade de penetrar na estrutura do material, fazendo com que a reflexão seja diminuída. / The electromagnetic absorbers has been receiving a lot of attention in the last four decades, due to their growing use in order to attend the demands of governmental control laws of electromagnetic radiation spurious levels emitted by electronic devices, industrial standards of electromagnetic compatibility (EMC) and electromagnetic interference (EMI), basically involving electronic and telecommunication industries, as well the demand of the society on the reliability of electronic equipments. The aim of the present work is to study the production and characterization of electromagnetic absorbers in the frequency range of 8,2 12,4 GHz, based on cellulose paper impregnated with carbon black and poliuretanic matrix, applied with spray gun. Six different conditions of impregnation were studied by varying the application distance and number of coats (one coat on each paper side): 25 cm 2 coats, 25 cm 2 coats, 25 cm 4 coats, 30 cm 2 coats, 30 cm 4 coats, 40 cm - coats and 40 cm 4 coats. The results of scattering parameters (S11/S22 reflected energy, Er and S12/S21 transmitted energy, Et) and calculated absorbed energy (Ea) for the six conditions showed that the conditions with two coats, the larger coat application distance, the smaller are the values of Er and Ea and the larger is Et, due to the decrease of paper gramature. The conditions with four coats, the larger coat application distance, the smaller is the value of Er and larger is the Et. However, the values of Ea for the condition with four coats has different behavior when compared with the condition with two coats, because between application distances of 25 cm and 30 cm is observed the decrease of Ea values, but with the application distance of 40 cm the Ea value increases, because the electromagnetic wave can penetrate more effectively in the material bulk, or be, there is a concentration of absorbers centers inside the material that allows a stronger interaction with the electromagnetic wave. Based on the values of Ea, Er and Et for the six conditions, were selected three conditions to assemble an electromagnetic absorber based on eight cellulose tubes, places side by side in order to form a square, with each tube with dimensions of 50 cm length and 7,6 cm diameter, bended in the middle portion to promote multiple reflections of electromagnetic wave in order to increase the signal attenuation. The conditions of tubes impregnation were chosen by the analysis of the six conditions results, based on the smaller value of Er and the larger value of Ea: 25 cm 4 coats, 25 cm 2 coats e 40 cm 2 coats. The reflectivity results of NRL arch shows that the larger attenuation is observed with the condition that present the smaller reflected energy (40 cm 2 coats, -8,20 dB/84,8%) and the smaller attenuation in the lot with the larger value of reflected energy (-2,84 dB/48,0%). These results shows that for an electromagnetic absorber based on multiple reflections possess high efficiency of energy absorption, the material must possess lower values of reflected energy, because the electromagnetic wave must have the capacity to penetrate in the bulk of the material, decreasing the reflection.

[pt] A principal meta desta tese é estudar os efeitos da chuva nos enlaces operando na faixa de micro-ondas e comprimentos de ondas milimétricas. Para realizar este estudo, é considerado o modelo de chuva que considera um meio de chuva realista composto por um conjunto de gotas com a relação formato-tamanho proposta por Chuang e Beard, uma distribuição de tamanho das gotas dada por de Wolf, o índice de refração complexo da água para uma frequência e temperatura dada sugerido por Ray e uma distribuição de orientação dos eixos de simetria da partícula. O Extended Boundary Condition Method (EBCM) foi aplicado ao modelo descrito para determinar a atenuação, depolarização e espalhamento devidos à chuva. O desenvolvimento foi validado com sucesso por intermédio de comparações de seus resultados com os correspondentes disponíveis na literatura. O modelo de chuva realista foi utilizado em duas aplicações diferentes. Na primeira, foi estudada a interferência devida à chuva entre enlaces de telecomunicações sem fio operando em frequências de ondas milimétricas em ambientes urbanos. Outra aplicação envolve a determinação da taxa de precipitação por intermédio de radares meteorológicos (em particular, radares banda-X). Considerando que seu custo é relativamente baixo e sua resolução elevada, os radares em banda-X estariam entre as melhores opções para monitorar eventos meteorológicos. Entretanto, são susceptíveis à atenuação devida a gases atmosféricos e chuva ao longo dos enlaces, que impedem que a taxa de precipitação seja estimada diretamente a partir da potência recebida correspondente a uma determinada posição. Desta forma, um modelo de chuva realista foi implementado para calcular a seção reta de retroespalhamento e estimar a atenuação específica por intermédio do EBCM em cada um dos volumes existentes entre o radar e a posição selecionada. Este desenvolvimento permite a correção dos efeitos da atenuação existente no enlace formado entre estas duas posições. / [en] The main goal of this research is to study the rain effects on microwave and millimeter wave radio links. Thus, the rain-induced attenuation, depolarization and scattering are studied. To carry out this study, a realistic rain model is proposed, which consider a realistic rain medium composed by a cluster of raindrops with the shape-size relation proposed by Chuang and Beard, a raindrop size distribution given by de Wolf, index of refraction of water for a given temperature and frequency suggested by Ray and a distribution of the orientation angle of the symmetry axis. The realistic rain model is evaluated with two different applications of systems operating at microwave and millimeter wave frequencies. One of the applications involves wireless telecommunication systems, which are strongly affected by the presence of precipitation. To design an efficient radio communication system, the realistic rain model is applied for the analysis and quantification of rain-induced effects on links operating at millimeterwave frequencies in urban environments. Another application involves weather radars (X-band radars in particular). Considering their relatively low cost and high resolution, X-band radars would be among the best options to monitor meteorological events. However, they are susceptible to attenuation by fog, snow or rain. To solve this problem, a realistic and improved rain model is implemented to compute backscattering cross sections and estimate rain attenuation at each range gate. The proposed method is evaluated using radar data provided by the CASA OTG X-band (lambda equal a 3cm) radar located in Mayaguez, Puerto Rico, and X-band radar METEOR 50DX –Selex located in Belém, Brazil.