Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-03-08T12:15:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DissertaçãoDaviLira.pdf: 3636018 bytes, checksum: a3d66cf7d5a7e3e102b2d49abcabf422 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-08T12:15:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DissertaçãoDaviLira.pdf: 3636018 bytes, checksum: a3d66cf7d5a7e3e102b2d49abcabf422 (MD5) Previous issue date: 2016-04-13 / O presente trabalho introduz um novo método para confecção de acopladores híbridos do tipo branch-line que sejam de banda dupla, ou seja, que são projetados para operar em duas frequências desejadas quaisquer com a mesma resposta. Este método faz uso de uma nova estrutura de linha de transmissão artificial (LTA) implementada em microfita, a qual é composta por três linhas de transmissões conectadas em cascata, com estubes em aberto inseridos em paralelo entre as linhas de transmissão. Foram obtidas expressões algébricas que determinam, em função das frequências das bandas desejadas, os valores de impedância característica e comprimento elétrico de cada um dos segmentos e estubes para que, em ambas as frequências, a LTA tenha os mesmos parâmetros de espalhamento que, e portanto seja equivalente a, um único segmento de linha de transmissão convencional com impedância característica e comprimento elétrico quaisquer especificados. Para obter o acoplador híbrido do tipo branch-line com banda dupla, portanto, substituímos cada linha de transmissão do acoplador por uma ATL com os parâmetros calculados de acordo com as expressões encontradas. Essa técnica foi usada para projetar, simular, fabricar e medir um acoplador híbrido branch-line que funcionasse nas frequências GSM de 925MHz e ISM 5.8GHz. Essa técnica tem como principal vantagem a capacidade e a flexibilidade de obter acopladores branch-line com bom desempenho em duas bandas quaisquer. / This work deals with a new method for the design of dual band branch-line hybrid couplers with arbitrary central frequencies, in other words, branch-line couplers which operate in two desired frequencies. This method makes use of a new artificial transmission line (ATL) structure, which is composed of the cascade connection of three transmission lines segments with parallel open stubs between them. Algebraic expressions were obtained that specify, in function of the central frequencies, the values for the characteristic impedance and electric length of the segments, so that the ATL has, for both frequencies, the same scattering parameters, hence the same behavior, as an ordinary transmission line with any chosen characteristic impedance and electric length. To obtain a dual band branch line coupler, the desired frequencies are chosen and the expressions are evaluated to find out the characteristic impedances and electric lengths of the ATL’s to replace all transmission lines that make up the coupler. This technique was used to design, simulate, fabricate and measure a branch-line hybrid coupler that works on the 925MHz GSM and 5.8GHz ISM frequencies. This technique has as it’s main advantage the ability and flexibility to yield couplers with good performance in two arbitrary bands.

Submitted by Programa de P?s-Gradua??o Engenharia El?trica (ppgee@ifpb.edu.br) on 2018-04-17T14:19:19Z No. of bitstreams: 1 25- Jo?o Batista de Oliveira Silva - DESENVOLVIMENTO DE SUPERF?CIES SELETIVAS EM FREQU?NCIA COM BANDA DUPLA DE OPERA??O BASEADAS NA GEOMETRIA ESTRELA DE QUATRO BRA?OS ASSOCIADA A AN?IS TRAPEZOIDAIS.pdf: 2567327 bytes, checksum: 4ae3238070d40c3a7a850b03643aa35a (MD5) / Approved for entry into archive by Programa de P?s-Gradua??o Engenharia El?trica (ppgee@ifpb.edu.br) on 2018-04-17T14:23:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 25- Jo?o Batista de Oliveira Silva - DESENVOLVIMENTO DE SUPERF?CIES SELETIVAS EM FREQU?NCIA COM BANDA DUPLA DE OPERA??O BASEADAS NA GEOMETRIA ESTRELA DE QUATRO BRA?OS ASSOCIADA A AN?IS TRAPEZOIDAIS.pdf: 2567327 bytes, checksum: 4ae3238070d40c3a7a850b03643aa35a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-17T14:23:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 25- Jo?o Batista de Oliveira Silva - DESENVOLVIMENTO DE SUPERF?CIES SELETIVAS EM FREQU?NCIA COM BANDA DUPLA DE OPERA??O BASEADAS NA GEOMETRIA ESTRELA DE QUATRO BRA?OS ASSOCIADA A AN?IS TRAPEZOIDAIS.pdf: 2567327 bytes, checksum: 4ae3238070d40c3a7a850b03643aa35a (MD5) Previous issue date: 2016-11-07 / A principal finalidade das telecomunica??es ? suprir a necessidade humana de se comunicar ? dist?ncia. Ultimamente, devido ao intenso crescimento de aplica??es que utilizam os sistemas de telecomunica??es, a demanda de disponibilidade de bandas de frequ?ncia do espectro eletromagn?tico tem se tornado cada vez maior, gerando necessidades de novas tecnologias para suprir estes requisitos espec?ficos tanto de resposta em frequ?ncia, como n?veis de pot?ncia. Neste contexto, as FSS v?m recebendo a aten??o de diversos grupos de pesquisa, pois podem desempenhar um papel fundamental na otimiza??o de circuitos e antenas. Neste trabalho, ? proposto o desenvolvimento de superf?cies seletivas em frequ?ncia com banda dupla de opera??o, baseadas na geometria, estrela de quatro bra?os associada a an?is trapezoidais. Inicialmente, as caracter?sticas de cada geometria s?o analisadas separadamente. Em seguida, discute-se o efeito da associa??o das duas geometrias. S?o propostas as equa??es iniciais de projeto e apresentados os resultados num?ricos, obtidos com a simula??o com o software Ansys Designer?, sendo esses comparados com resultados experimentais, observando-se uma boa concord?ncia entre os mesmos. Como exemplo de potencial aplica??o, uma frequ?ncia de resson?ncia indesejada ? deslocada e uma FSS com banda dupla de opera??o ? obtida. Considerando as caracter?sticas observadas, assim como a flexibilidade no ajuste da resposta em frequ?ncia, a geometria proposta ?, potencialmente, atrativa para aplica??es tais como FSS reconfigur?veis e paredes inteligentes.

Orientadores: Francisco José Arnold, Leonardo Lorenzo Bravo Roger / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:46:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grilo_Marcus_M.pdf: 4359440 bytes, checksum: 6cae50e622550385b3c928f7055ed0fe (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho apresenta a análise, o projeto e a construção de uma antena de banda dupla para as faixas de frequências de 915MHz e 2,45GHz, para aplicação em sistemas RFID. A antena é impressa em um substrato de fibra de vidro e possui estrutura dipolar. Os elementos radiadores estão em faces opostas do substrato o que resulta em baixa capacitância do dispositivo. As simulações computacionais, realizadas no programa HFSS, apresentaram boa concordância com os resultados experimentais. Os resultados mostraram importantes vantagens conseguidas com a antena desenvolvida, tais como estrutura simples e independência e facilidade de sintonia. Além disso, os parâmetros característicos (perda de retorno e ganho) de desempenho da antena são bastante satisfatórios. Propostas para trabalhos futuros também são apresentadas / Abstract: This paper presents the analysis, design and construction of a dual band antenna for the frequency bands 915 MHz and 2.45 GHz, for use in RFID systems. The antenna is printed on a substrate of fiberglass and has a dipolar structure. The radiator elements are on opposite faces of the substrate which results in low capacitance of the device. Computer simulations, carried out in the program HFSS, in good agreement with experimental results. The results showed important advantages achieved with the antenna developed, such as simple structure, independence and ease of tuning. Moreover, the characteristic parameters (return loss and gain) antenna performance are quite satisfactory. Proposals for future work are also presented / Mestrado / Tecnologia e Inovação / Mestre em Tecnologia

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.

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.

Neste trabalho, foram desenvolvidas antenas têxteis de micro-ondas para aplicação em sistemas vestíveis, operando nas bandas ISM de 2,45 GHz e 5,8 GHz. Foram compiladas informações sobre o estado da arte em antenas têxteis, sendo realizado um estudo sobre antenas planares de micro-ondas e técnicas de alimentação das mesmas. Foi feita uma prospecção dos processos de fabricação de antenas têxteis de micro-ondas, definindo-se o processo e materiais têxteis usados na construção das antenas desenvolvidas. Procedeu-se à caracterização do tecido usado como substrato das antenas determinando-se suas características eletromagnéticas, utilizadas no projeto das antenas. Foram desenvolvidas antenas de microfita com plaqueta retangular e alimentação por sonda coaxial, para banda ISM de 2,45 GHz. Investigou-se o efeito da espessura do substrato da antena, tendo-se obtido experimentalmente larguras de banda de 4,8% e 6,0% para substratos com 0,7 mm e 1,4 mm de espessura, respectivamente. Foi proposta uma antena de microfita alimentada via acoplamento por proximidade que integra um transformador de um quarto de comprimento de onda ao circuito de alimentação, resultando em alargamento de banda da antena. Essa configuração foi utilizada no projeto de quatro antenas, que demonstraram experimentalmente larguras de banda de 11,2%, 13,4%, 17,0% e 24,0%. Uma configuração de antena têxtil empregando cavidade de um quarto de modo foi proposta para operação em banda dupla, sendo a tecnologia de guia de ondas integrado ao substrato - SIW, empregada em sua fabricação. Foi desenvolvido um procedimento de projeto para essa antena, o qual foi aplicado ao projeto de uma antena de banda dupla para as faixas ISM e 2,45 GHz e 5,8 GHz. Os resultados experimentais demostraram operação em banda dupla, com largura da banda inferior de 9,3%, e largura da banda superior de 9,2%. A antena de cavidade de quarto de modo apresentou as vantagens de maior ganho e menores dimensões relativamente às antenas têxteis de microfita desenvolvidas. De forma geral, os resultados experimentais dos protótipos construídos apresentaram boa concordância com os resultados fornecidos por simulação, demonstrando que as configurações de antenas propostas atenderam a seus objetivos, e a efetividade dos procedimentos de projeto adotado. / In this work, textile microwave antennas for use in wearable systems operating at 2.45 GHz and 5.8 GHz ISM bands were developed. Information on the state of art in textile antennas were compiled, and a study on microwave planar antennas and feeding techniques was performed. Processes for manufacturing textile microwave antennas were presented, and the fabrication process and textile materials used in this work were defined. The electromagnetic characteristics of the fabric used as antenna substrate were experimentally obtained, and used in the antenna design. Microstrip antennas using rectangular patch and coaxial probe feed were designed to operate at the 2.45 GHz ISM band. The effect of the antenna substrate thickness on the antenna characteristics was investigated, and experimental bandwidths of 4,8% and 6% were demonstrated for antennas with 0.7 mm and 1.4 mm thick substrates, respectively. A microstrip antenna fed by proximity coupling, including a quarter wavelength transformer at the feeding circuit, was proposed, resulting in the widening of the antenna bandwidth. This configuration was used to design four antennas, which experimentally demonstrated bandwidths of 11.2%, 13.4%, 17.0% and 24.0%. A textile antenna configuration employing a fourth mode cavity was proposed for dual band operation. Substrate integrated waveguide technology - SIW, was used for the antenna manufacturing. A design procedure was developed for this antenna, which has been applied to the design of a dual band antenna for the 2.45 GHz and 5.8 GHz ISM bands. The experimental results of this antenna demonstrated dual band operation, with 9.3% bandwidth at the lower band and 9.2% bandwidth at the higher band. The quarter mode cavity antenna presented the advantages of increased gain and smaller area than the designed textile microstrip antennas. In general, the experimental results of the fabricated prototypes exhibited good agreement with the results provided by simulation, demonstrating that the textile antenna configurations proposed met their expected performance and validating the design procedures adopted.

Neste trabalho, foram desenvolvidas antenas têxteis de micro-ondas para aplicação em sistemas vestíveis, operando nas bandas ISM de 2,45 GHz e 5,8 GHz. Foram compiladas informações sobre o estado da arte em antenas têxteis, sendo realizado um estudo sobre antenas planares de micro-ondas e técnicas de alimentação das mesmas. Foi feita uma prospecção dos processos de fabricação de antenas têxteis de micro-ondas, definindo-se o processo e materiais têxteis usados na construção das antenas desenvolvidas. Procedeu-se à caracterização do tecido usado como substrato das antenas determinando-se suas características eletromagnéticas, utilizadas no projeto das antenas. Foram desenvolvidas antenas de microfita com plaqueta retangular e alimentação por sonda coaxial, para banda ISM de 2,45 GHz. Investigou-se o efeito da espessura do substrato da antena, tendo-se obtido experimentalmente larguras de banda de 4,8% e 6,0% para substratos com 0,7 mm e 1,4 mm de espessura, respectivamente. Foi proposta uma antena de microfita alimentada via acoplamento por proximidade que integra um transformador de um quarto de comprimento de onda ao circuito de alimentação, resultando em alargamento de banda da antena. Essa configuração foi utilizada no projeto de quatro antenas, que demonstraram experimentalmente larguras de banda de 11,2%, 13,4%, 17,0% e 24,0%. Uma configuração de antena têxtil empregando cavidade de um quarto de modo foi proposta para operação em banda dupla, sendo a tecnologia de guia de ondas integrado ao substrato - SIW, empregada em sua fabricação. Foi desenvolvido um procedimento de projeto para essa antena, o qual foi aplicado ao projeto de uma antena de banda dupla para as faixas ISM e 2,45 GHz e 5,8 GHz. Os resultados experimentais demostraram operação em banda dupla, com largura da banda inferior de 9,3%, e largura da banda superior de 9,2%. A antena de cavidade de quarto de modo apresentou as vantagens de maior ganho e menores dimensões relativamente às antenas têxteis de microfita desenvolvidas. De forma geral, os resultados experimentais dos protótipos construídos apresentaram boa concordância com os resultados fornecidos por simulação, demonstrando que as configurações de antenas propostas atenderam a seus objetivos, e a efetividade dos procedimentos de projeto adotado. / In this work, textile microwave antennas for use in wearable systems operating at 2.45 GHz and 5.8 GHz ISM bands were developed. Information on the state of art in textile antennas were compiled, and a study on microwave planar antennas and feeding techniques was performed. Processes for manufacturing textile microwave antennas were presented, and the fabrication process and textile materials used in this work were defined. The electromagnetic characteristics of the fabric used as antenna substrate were experimentally obtained, and used in the antenna design. Microstrip antennas using rectangular patch and coaxial probe feed were designed to operate at the 2.45 GHz ISM band. The effect of the antenna substrate thickness on the antenna characteristics was investigated, and experimental bandwidths of 4,8% and 6% were demonstrated for antennas with 0.7 mm and 1.4 mm thick substrates, respectively. A microstrip antenna fed by proximity coupling, including a quarter wavelength transformer at the feeding circuit, was proposed, resulting in the widening of the antenna bandwidth. This configuration was used to design four antennas, which experimentally demonstrated bandwidths of 11.2%, 13.4%, 17.0% and 24.0%. A textile antenna configuration employing a fourth mode cavity was proposed for dual band operation. Substrate integrated waveguide technology - SIW, was used for the antenna manufacturing. A design procedure was developed for this antenna, which has been applied to the design of a dual band antenna for the 2.45 GHz and 5.8 GHz ISM bands. The experimental results of this antenna demonstrated dual band operation, with 9.3% bandwidth at the lower band and 9.2% bandwidth at the higher band. The quarter mode cavity antenna presented the advantages of increased gain and smaller area than the designed textile microstrip antennas. In general, the experimental results of the fabricated prototypes exhibited good agreement with the results provided by simulation, demonstrating that the textile antenna configurations proposed met their expected performance and validating the design procedures adopted.