Este trabalho apresenta um estudo da caracterização eletromagnética, via medidas de permissividade elétrica, permeabilidade magnética e refletividade, na banda X, de Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética (MARE), obtidos pelo uso de hexaferritas de CaNiTi e CaCoTi, com substituição de La e nanoferritas dos tipos espinélio (NiZn e NiCuZn) e hexagonal (BaNiTi, com substituição de La). As amostras foram caracterizadas por meio de medidas eletromagnéticas em guia de ondas na faixa de freqüências de 8,2 a 12,4 GHz. Os resultados obtidos mostram que os comportamentos eletromagnéticos das amostras de MARE processadas dependem de parâmetros como espessura das amostras, concentração, tamanhos das partículas e tipos de ferritas utilizados. MARE processados com as hexaferritas de Ca, com substituição de íons NiTi e La e CoTi e La, nas concentrações de 40 a 80 % em massa, apresentam bons valores de atenuação da onda incidente de até -30,7 dB e -25,3 dB (99,9 e 99,7% de absorção), respectivamente. As refletividades máximas obtidas para as amostras preparadas com a nanoferrita espinélio de NiCuZn e a nanohexaferrita de BaNiTi e La são de -30,2 dB (99,9% de absorção) e -21,1 dB (99,2% de absorção), respectivamente.

Este trabalho apresenta o estudo realizado na área de materiais absorvedores de radiação eletromagnética, do tipo dielétrico, baseados na utilização do polímero condutor polipirrol (PPi). Seis diferentes amostras de PPi foram sintetizadas via rota química, utilizando-se diferentes combinações de dois oxidantes (FeCl3 e Fe2(SO4)3) e dois surfactantes anônicos (dodecilbenzenosulfonato de sódio - DBSNa e ácido dodecilbenzenosulfônico - DBSA). Blendas dos polímeros sintetizados foram obtidas via mistura com resina epóxi. Análises por espectroscopia no infravermelho (FTIR) dos polímeros condutores obtidos comprovam o êxito das sínteses realizadas. Medidas de condutividade elétrica e análises por microscopia eletrônica de varredura mostram claramente a influência dos oxidantes e dos surfactantes nas características finais dos polímeros obtidos. Estes resultados também indicam que o oxidante sulfonado favorece a obtenção das amostras mais condutoras (13 S.cm-1) e das blendas PPi/epóxi com melhor desempenho na atenuação de micro-ondas, na faixa de 8 a 12 GHz (95% de atenuação em torno de 11 GHz).

Este trabalho aborda o tema materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) multicamadas. Um estudo multidisciplinar é desenvolvido com o intuito de otimizar a perda por reflexão de sinais de micro-ondas incidentes sobre esses materiais, na banda X de frequências (8,2 a 12,4 GHz), sob incidência normal. Uma proposta para projeto e planejamento eficiente da fabricação de MARE é feita por meio da integração de metodologias de caracterização eletromagnética, simulação computacional e processamento de materiais. Este estudo tem como foco otimizar MARE compostos por 3 camadas, a partir de uma base de dados de dez materiais, ou seja, cinco dielétricos (negro de fumo) e cinco magnéticos (ferro carbonila). Tal estudo visa determinar a composição ótima de cada camada (espessuras, materiais, posicionamento) da estrutura absorvedora para obter a melhor atenuação da radiação eletromagnética incidente. A metodologia de busca utilizada é a otimização evolutiva por meio do algoritmo genético MOGA-II, instalado no software modeFRONTIER. Após as inserções, no algoritmo genético, de valores de medidas experimentais de permissividades elétricas e permeabilidades magnéticas dos 10 materiais, 18 simulações são realizadas, baseadas em 3 grupos de situações, quanto à composição das estruturas de 3 camadas: o primeiro composto apenas pelos 5 materiais dielétricos, o segundo pelos outros 5 materiais magnéticos e o terceiro grupo baseado em estruturas compostas pela combinação dos 10 materiais, dielétricos e magnéticos. As otimizações realizadas mostram que os melhores resultados foram obtidos para as estruturas com a presença de ferro carbonila e negro de fumo simultaneamente. O melhor resultado encontrado para a perda ótima por reflexão é -67,625 dB, com a espessura no valor de 0,0023 m. Bons resultados também são obtidos para as estruturas à base de ferro carbonila. Dentre esses podem ser citadas as perdas por reflexão de -46,298 dB e -54,703 dB, para as estruturas com espessuras de 0,0020 m e 0,0019 m, respectivamente. A estratégia de busca realizada por meio do software mostra-se satisfatória. É apresentado também um estudo comparativo entre as larguras de banda de frequências de operação dos absorvedores otimizados. Ao final, é feita uma análise de sensibilidade das espessuras do material multicamadas, em relação às perdas por reflexão obtidas após as simulações.

Os Materiais Absorvedores de Radiação Eletromagnética (MARE) possuem características química e física que convertem a energia da onda eletromagnética incidente em energia térmica. Atualmente, esses materiais são utilizados nos setores espacial, aeronáutico, telecomunicações e médico, em aplicações que requerem o controle do nível da radiação eletromagnética. Este trabalho mostra o estudo do comportamento de MARE, obtidos via combinação adequada de substratos de materiais compósitos com matrizes epóxi e fenólica reforçadas com fibras de carbono, vidro e aramida, e revestimentos absorvedores de radiação eletromagnética, comprometidos com a faixa de freqüências entre 8 e 12 GHz. A caracterização eletromagnética dos materiais foi realizada pelo uso dos métodos de guia de onda, arco NRL, perda por inserção entre antenas e seção reta radar, que envolvem fundamentalmente a determinação do coeficiente de transmissão e reflexão do material. O material absorvedor de radiação eletromagnética foi obtido pelo uso de um aditivo magnético baseado em ferrita da classe espinélio, tipo MnZn, em matriz do tipo epóxi com concentração de 60 % em massa. O MARE obtido aplicado em uma placa metálica plana apresenta uma absorção máxima em 10 GHz, igual a -20 dB (99%) e -43 dB (99,995%) com 2mm e 3 mm de espessura, respectivamente. A absorção da radiação eletromagnética do MARE obtido foi correlacionada com os parâmetros complexos de permeabilidade e permissividade, granulometria e espectroscopia Mossbauer, onde foi verificado que a granulometria altera o comportamento de absorção. O MARE com 2 mm de espessura foi aplicado nas placas planas de materiais compósitos, onde foi determinado que o coeficiente de reflexão destes substratos foi reduzido entre -20 dB (99%) e -13 dB (95%) em 10 GHz. Quando o MARE com 2 mm de espessura foi aplicado em substratos metálicos (alumínio) com geometrias tipos diedro e triedro, foi observada uma maior redução da radiação incidente, de -25 dB (99,7%) e -30 dB (99,9%) em 10 GHz, respectivamente, devido ao efeito de múltiplas reflexões do sinal entre as faces desses alvos.

Neste trabalho são investigados os métodos e os dispositivos utilizados na supressão de interferência eletromagnética nos equipamentos aeronáuticos. Primordialmente, são tratados os métodos comumente empregados na indústria aeronáutica. São apresentados e analisados resultados das implementações experimentais realizadas por meio de simulação de circuitos eletrônicos. A principal contribuição desta tese de mestrado profissionalizante é a proposição de um método de escolha de dispositivos de supressão de interferência eletromagnética. Além disso, a possibilidade de servir como um guia de escolha de solução para supressão de interferência eletromagnética.

O presente trabalho mostra o estudo de obtenção de filmes finos metálicos, com espessuras nanométricas, por deposição física em fase vapor (PVD). As técnicas de deposição utilizadas foram Triodo Magnetron Sputtering e processos de evaporação resistiva e por feixe de elétrons, com a deposição de filmes de Al, Ni, Ti, Cu, C, CNx e ligas de AlxFey e NixTiy. Filmes destes materiais foram depositados sobre substratos poliméricos de poli(tereftalato de etileno), com espessuras de ~0,1 e 0,01 mm. A caracterização dos filmes envolveu diferentes aspectos, como espessura, composição e o comportamento na atenuação da radiação eletromagnética na faixa de frequências de 8-12 GHz. A correlação dos dados obtidos visou avaliar o desempenho dos nanofilmes como Material Absorvedor de Radiação Eletromagnética (MARE). Como principal resultado tem-se o sucesso do uso da técnica PVD na produção de filmes finos metálicos, muito mais leves que absorvedores convencionais e com excelente desempenho como MARE na faixa de micro-ondas. Observa-se ainda que, os nanofilmes metálicos obtidos caracterizam-se por apresentar espessuras físicas menores que a profundidade de penetração da onda no material e perdas dielétricas. Os resultados experimentais mostram, também, que o desempenho dos filmes na atenuação da radiação incidente é influenciado por diferentes fatores, entre esses, a técnica de deposição, o tipo de metal e a espessura do filme. Dentre a gama de resultados obtidos podem-se citar: filmes de Al com valores de atenuação superiores a 99% na frequência de 9,5 GHz; filmes de AlxFey e NixTiy, obtidos pela técnica de evaporação resistiva, com atenuação superior a 70% em banda larga de frequências (8-12 GHz) e, ainda, a obtenção de estruturas multicamadas, pela adequada combinação de nanofilmes, com melhores desempenhos como MARE.

Os materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) referem-se à uma classe de materiais que interage com a onda eletromagnética, atenuando-a na forma de calor e/ou por cancelamento de fases da onda. O seu processamento vem sendo pesquisado há algum tempo pelo uso de ferritas, negro de fumo, grafite, polímeros condutores, entre outros aditivos. No entanto, mais recentemente, os materiais nanoestruturados têm atraído a atenção de pesquisadores no processamento desta classe de materiais. Nesse sentido, os nanotubos de carbono (NTCs) têm sido estudados como carga condutora na obtenção de MARE. Visando contribuir com esta importante área da engenharia de materiais, este trabalho estuda a obtenção de compósitos nanoestruturados pelo uso de NTCs de dois diferentes fornecedores (NTC-K e NTC-B). Amostras de compósitos foram preparadas pelo uso de 0,1 a 2,0% em massa de NTCs em resina epóxi. Os materiais obtidos foram avaliados quanto às suas características morfológicas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e quanto ao comportamento eletromagnético (parâmetros S, ?, e refletividade com placa) na faixa de frequências de 8,2 a 12,4 GHz. Os resultados obtidos foram correlacionados com as características estruturais dos NTCs, obtidas por difração de raios X (DRX). As análises de MEV mostraram que a dispersão dos NTCs na resina epóxi não foi tão eficiente, resultando na presença de aglomerados de NTCs dispersos na matriz de resina. As medidas dos parâmetros de espalhamento S11 e S21 e de refletividade com placa mostraram que os compósitos nanoestrurados preparados apresentam potencial como material absorvedor, com valores de atenuação da onda incidente superiores a 99%. A correlação dos resultados obtidos mostrou que os compósitos com NTC-K apresentam os melhores resultados de atenuação, apesar do menor ordenamento estrutural deste NTC. A partir dos parâmetros complexos de ? e , foram realizadas simulações, que evidenciaram a influência da espessura das amostras no desempenho dos MARE estudados.

This thesis picks up from the full-wave spectral-domain formalism developed at ITA's Antenna and Propagation Laboratory (LAP) for the analysis of electromagnetic radiation, scattering and propagation in structures composed of multiple layers made up of complex media. Besides the analysis and design of planar, cylindrical and spherical microstrip antennas, the methodology has also been successfully extended to remote sensing applications. Either way, a representative model needs to account for the geometric and electromagnetic characteristics of the particular structure, and for the electromagnetic excitation mechanism. Nonetheless, the focus so far had been on applications whose sources were distributed along the layer interfaces. So the goal in Chapters 2 and 3 is to extend the model coverage to vertical electric and magnetic sources embedded in planar structures made up of isotropic dielectric layers. Their spectral Green's functions are calculated using the auxiliary vector potential approach. In addition, horizontal electrical and magnetic sources are analyzed using LAP's technique, thus providing a consistent formalism to handle any combination. The limit case of infinitesimal current elements is derived, as well as that of a dipole holding a sinusoidal current distribution. Careful analysis of the boundary conditions affecting the tangential field components produces two uncoupled systems, one on the spectral electric field amplitudes, and another on the magnetic field, cutting down the mathematical workload and processing time. Hybrid microstrip antennas provide interesting means to overcome conventional antenna drawbacks, such as the significant H-plane cross-polarization level. Probe-fed hybrid microstrip antennas are analyzed in Chapter 4 via the resonant cavity and surface electric current models. The primary goal of systematically determining adequate design criteria is achieved and proved by predesigning an antenna for operation in 2.45 GHz. The design criteria are also validated by excellent experimental results for an antenna prototype that was manufactured and tested. As a side benefit, the use of analytical models permits the analysis of effects such as a radiation pattern asymmetry in the E plane, and a systematic study of its cross-polarization. Stratified layered structures containing scattering elements are used for modeling distributed natural targets. Their electromagnetic properties can be synthesized by the scattering matrix, which describes the dependence on signal polarization. From the scattering matrix, mathematical models for natural targets and other polarimetric target descriptors can be derived. Chiral effects and the stratified layer representation for certain natural targets are accounted for in the analysis presented in Chapter 5.From the target modeling, the scattering matrix elements are determined for planar, thin electric and magnetic dipoles embedded in a three-layer planar structure consisting of a chiral layer between free space and an isotropic ground. In addition, the full-wave equivalent circuit technique was efficiently utilized in the determination of the Green's functions of stratified structures.

Neste trabalho apresentar-se-á um método para a determinação de modelos simplificados de fontes equivalentes de campos elétricos e magnéticos aplicáveis à análise de compatibilidade eletromagnética de sistemas embarcados. Esses modelos são obtidos a partir de medições laboratoriais, com técnicas de cálculos analíticos, numéricos e híbridos. Destacam-se, o fato da utilização do método de medição através de antenas de grandes loops (ou, laços, em português), na determinação de fontes equivalentes de emissão radiada e a aplicação destas na avaliação dos campos eletromagnéticos radiados. A contribuição deste trabalho é a obtenção dessas fontes equivalentes de emissão radiada, que possibilitam a avaliação da contribuição dos campos elétricos e magnéticos em ambientes eletromagnéticos. E também contribui com a aplicação de uma metodologia para a obtenção dos campos elétricos a partir dos campos magnéticos previamente determinados. Em particular, este trabalho pode ser considerado como decorrente da evolução da Dissertação de Mestrado [1]. / It will be shown in this work a method for simplified models determination of equivalent sources for electric and magnetic fields, applicable to embedded systems electromagnetic compatibility analysis. These models are obtained by laboratory tests with analytical calculation techniques associated to numerical and hybrid calculations. This work highlights the application of measurement method by Large Loop Antennas (LLAs) for the creation of radiated emission equivalent sources and the application of a corresponding method for obtaining radiated electromagnetic fields. The contribution of this work is the acquisition of these equivalent sources of radiated emission, which allows the evaluation of the magnetic and electric field contribution in electromagnetic environments. And it also contributes with the application of a methodology to obtain the electric fields from previously determined magnetic fields. In special, this work may be considered as an evolution of the Master\'s Thesis [1]

Orientador: Walter Malagutti Filho / Coorientador: César Augusto Moreira / Banca: Antonio Celso de Oliveira Braga / Banca: João Carlos Dourado / Banca: José Domingos Faraco Gallas / Banca: Otávio Coaracy Brasil Gandolfo / Resumo: A vinhaça é um resíduo líquido resultante do processo de produção de etanol, na proporção aproximada de 13 litros de vinhaça para cada litro de etanol. Este resíduo é utilizado como fertilizante em lavouras de cana-de-açúcar, pois é rico, principalmente, em potássio, sódio, magnésio e cálcio. Entretanto, o excesso de vinhaça pode causar contaminação do solo e da água subterrânea. Nesta tese, três diferentes volumes de vinhaça (60, 300 e 900 litros) foram infiltrados em duas valas (A e B) escavadas em duas áreas geologicamente distintas, e a pluma de contaminação resultante foi investigada por meio de quatro métodos geofísicos: potencial espontâneo (SP), resistividade elétrica (ER), polarização induzida (IP) e eletromagnético (EM). A Área 1 situa-se na Formação Corumbataí, caracterizada principalmente por sedimentos siltosos e argilosos. A Área 2 está localizada sobre sedimentos arenosos da Formação Pirambóia. Na Área 1, foi possível observar anomalias somente após a infiltração de 900 litros de vinhaça na vala B. No método ER, verificou-se uma anomalia de baixa resistividade próxima à vala. No método IP, a anomalia é caracterizada por reduzidos valores de cargabilidade. Os resultados dos métodos EM e SP não revelaram quaisquer anomalias que pudessem ser correlacionadas ao contaminante. Na Área 2, as anomalias foram observadas após a infiltração de 60 litros de vinhaça na vala A (método EM) e de 300 e 900 litros na vala B (método ER e EM). No método ER, as anomalias foram caracterizadas por reduzidos valores de resistividade, contrastando com os elevados valores de background. No método EM, as anomalias foram identificadas por meio de elevados valores de condutividade elétrica. Neste caso, os resultados de métodos de IP e SP não revelaram quaisquer anomalias correlacionadas ao contaminante. Os resultados obtidos na área 1 foram associados à capacidade de troca catiônica (CTC)... / Abstract: The vinasse is a liquid waste that results of the ethanol production process, in approximate ratio of 13 liters of vinasse for each ethanol liter. This waste is used as fertilizer in sugar cane plantations because it's mainly rich in potassium, sodium, magnesium, and calcium, but, the excess of vinasse can cause soil and groundwater's contamination. In this thesis, three different volumes of vinasse (60, 300, and 900 liters) were infiltrated into two ditches (A and B) escavated in two geologically distinct areas, and the resultant contamination plume was investigated by mean of four geophysical methods: spontaneous potential (SP), electrical resistivity (ER), induced polarization (IP) and electromagnetic (EM). The first area is located on the Corumbataí Formation, that's mainly characterized by silty and clayey sediments. The second area is located over sand sediments of the Pirambóia Formation. At the Area 1, anomalies were observed only after the infiltration of 900 liters of vinasse in the ditch B. In the ER method, an electrical resistivity profile showed a low resistivity anomaly in the location where the vinasse was infiltrated. In the IP method, a chargeability profile showed a low chargeability anomaly in the same location. The results of EM and SP methods do not revealed any anomaly that could be correlated with vinasse infiltration. At the Area 2, anomalies were observed after the infiltration of 60 liters of vinasse in the ditch A (EM method) and 300 and 900 liters of vinasse in the ditch B (ER and EM methods). In the ER method, the anomalies were characterized by low resistivity values, contrasting with the high resistivity background values. In the EM method, the anomalies were identified by mean of high values of electrical conductivity. In this case, the results of IP and SP methods do not revealed any anomaly, and could not be correlated with vinasse infiltration. The results obtained at the Area 1 were associated to... / Doutor