Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TiagoCA_DISSERT.pdf: 3801367 bytes, checksum: 9225a3c3c8dc4d02582f66bec6b853a7 (MD5) Previous issue date: 2012-05-07 / This work shows a theoretical analysis together with numerical and experimental results of transmission characteristics from the microstrip bandpass filters with different geometries. These filters are built over isotropic dielectric substrates. The numerical analysis is made by specifical commercial softwares, like Ansoft Designer and Agilent Advanced Design System (ADS). In addition to these tools, a Matlab Script was built to analyze the filters through the Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method. The filters project focused the development of the first stage of filtering in the ITASAT s Transponder receptor, and its integration with the others systems. Some microstrip filters architectures have been studied, aiming the viability of implementation and suitable practical application for the purposes of the ITASAT Project due to its lowspace occupation in the lower UHF frequencies. The ITASAT project is a Universityexperimental project which will build a satellite to integrate the Brazilian Data Collect System s satellite constellation, with efforts of many Brazilian institutes, like for example AEB (Brazilian Spatial Agency), ITA (Technological Institute of Aeronautics), INPE/CRN (National Institute of Spatial Researches/Northeastern Regional Center) and UFRN (Federal University of Rio Grande do Norte). Comparisons were made between numerical and experimental results of all filters, where good agreements could be noticed, reaching the most of the objectives. Also, post-work improvements were suggested. / Esse trabalho apresenta uma an?lise te?rica e resultados num?ricos e experimentais das caracter?sticas de transmiss?o de filtros passa-faixa de microfita, que usam diferentes geometrias. Os filtros s?o constru?dos sobre substratos diel?tricos isotr?picos. A an?lise ? efetuada utilizando-se diferentes programas computacionais comerciais como o Ansoft Designer e o Advanced Design System (ADS). Al?m dessas ferramentas, foram desenvolvidas rotinas computacionais que analisam os filtros atrav?s do m?todo das diferen?as finitas no dom?nio do tempo (FDTD). O projeto dos filtros teve foco no desenvolvimento do primeiro est?gio de filtragem do sistema de recep??o do Transponder do Sat?lite ITASAT e sua integra??o com os demais sistemas. Foram estudadas algumas arquiteturas de filtro passa-faixa de microfita para viabilizar sua aplica??o no Transponder, por sua economia de espa?o na frequ?ncia de opera??o (faixa UHF inferior). O ITASAT ? um projeto que visa a constru??o de um sat?lite de car?ter experimental universit?rio para integrar a constela??o de sat?lites do Sistema Brasileiro de Coleta de Dados, reunindo esfor?os de diversas institui??es do Brasil, incluindo a AEB, o ITA, o INPE/CRN e a UFRN. Foram efetuadas compara??es entre os resultados num?ricos e experimentais para todos os filtros, onde observou-se uma boa concord?ncia, atingindo boa parte dos objetivos. Sugest?es de continuidade do trabalho s?o apresentadas.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GiordanoMF.pdf: 774778 bytes, checksum: b977df28e6c6f90822e09729743a9dc1 (MD5) Previous issue date: 2005-03-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work consists on the theoretical and numerical analysis of some properties of circular microstrip patch antennas on isotropic and uniaxial anisotropic substrates. For this purpose, a full wave analysis is performed, using Hertz Vector Potentials method in the Hankel Transform domain. In the numerical analysis, the moment method is also used in order to determine some characteristics of the antenna, such as: resonant frequency and radiation pattern. The definition of Hertz potentials in the Hankel domain is used in association with Maxwell?s equations and the boundary conditions of the structures to obtain the Green?s functions, relating the components of the current density on the patch and the tangential electric field components. Then, the Galerkin method is used to generate a matrix equation whose nontrivial solution is the complex resonant frequency of the structure. In the analysis, a microstrip antenna with only one isotropic dielectric layer is initially considered. For this structure, the effect of using superconductor patches is also analyzed. An analysis of a circular microstrip antenna on an uniaxial anisotropic dielectric layer is performed, using the Hertz vector potentials oriented along the optical axis of the material, that is perpendicular to the microstrip ground plane. Afterwards, the circular microstrip antenna using two uniaxial anisotropic dielectric layers is investigated, considering the particular case in which the inferior layer is filled by air. In this study, numerical results for resonant frequency and radiation pattern for circular microstrip antennas on isotropic and uniaxial anisotropic substrates are presented and compared with measured and calculated results found in the literature / Este trabalho consiste na an?lise te?rica e num?rica das caracter?sticas de uma antena de microfita com patch circular, cujo substrato ? composto por materiais diel?tricos isotr?picos e anisotr?picos uniaxiais. Para isto, uma an?lise de onda completa ? realizada, utilizando-se o M?todo dos Potenciais Vetoriais de Hertz no dom?nio da transformada de Hankel. Na an?lise num?rica da estrutura, ? utilizado tamb?m o M?todo de Galerkin, como um caso particular do M?todo dos Momentos, visando a determina??o de suas caracter?sticas, tais como a freq??ncia de resson?ncia e o diagrama de radia??o. A defini??o dos potenciais vetoriais de Hertz, em conjunto com as equa??es de Maxwell e as condi??es de contorno da estrutura, permite a obten??o das fun??es di?dicas de Green, relacionando as componentes da densidade de corrente no patch com as componentes tangenciais do campo el?trico. O M?todo de Galerkin ? ent?o usado para gerar a equa??o matricial, cuja solu??o n?o trivial permite a obten??o da freq??ncia de resson?ncia complexa da estrutura. Na an?lise, s?o consideradas, inicialmente, antenas de microfita com uma camada diel?trica isotr?pica separando o patch e o plano de terra, sendo analisado ainda para esta estrutura, o caso no qual o patch ? composto por um material supercondutor. Em seguida, ? considerado tamb?m o caso no qual o substrato diel?trico ? composto por um material anisotr?pico uniaxial, orientando os potenciais vetoriais na dire??o do eixo ?ptico, que ? tomado na dire??o perpendicular ao plano de terra. ? feita ainda a an?lise da antena de microfita com patch circular situado sobre duas camadas diel?tricas anisotr?picas uniaxiais, considerando o caso particular do patch suspenso, no qual a camada inferior ? composta pelo ar. S?o apresentados resultados da freq??ncia de resson?ncia e do diagrama de radia??o para patches circulares isotr?picos e anisotr?picos, fazendo-se compara??es com outros resultados obtidos na literatura

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseIAT_DISSERT.pdf: 2877383 bytes, checksum: 0665f7dd94ce1dd4d8883a4f2e5e7832 (MD5) Previous issue date: 2010-12-22 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work aims to investigate the behavior of fractal elements in planar microstrip structures. In particular, microstrip antennas and frequency selective surfaces (FSSs) had changed its conventional elements to fractal shapes. For microstrip antennas, was used as the radiating element of Minkowski fractal. The feeding method used was microstrip line. Some prototypes were built and the analysis revealed the possibility of miniaturization of structures, besides the multiband behavior, provided by the fractal element. In particular, the Minkowski fractal antenna level 3 was used to exploit the multiband feature, enabling simultaneous operation of two commercial tracks (Wi-Fi and WiMAX) regulated by ANATEL. After, we investigated the effect of switches that have been placed on the at the pre-fractal edges of radiating element. For the FSSs, the fractal used to elements of FSSs was D?rer s pentagon. Some prototypes were built and measured. The results showed a multiband behavior of the structure provided by fractal geometry. Then, a parametric analysis allowed the analysis of the variation of periodicity on the electromagnetic behavior of FSS, and its bandwidth and quality factor. For numerical and experimental characterization of the structures discussed was used, respectively, the commercial software Ansoft DesignerTM and a vector network analyzer, Agilent N5230A model / Este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento de elementos fractais em estruturas planares de microfita. Em particular, as antenas de microfita e as superf?cies seletivas de frequ?ncia (FSSs) tiveram seus elementos convencionais alterados para formatos fractais. Para as antenas de microfita, usou-se como elemento radiante o fractal de Minkowski. O m?todo de alimenta??o utilizado nas antenas foi atrav?s de linha de microfita. Alguns prot?tipos foram constru?dos e a an?lise realizada mostrou a possibilidade de miniaturiza??o das estruturas, al?m do comportamento multibanda, proporcionado pelo elemento fractal. Em particular, a antena fractal de Minkowski de n?vel 3 foi utilizada para explorar a caracter?stica multibanda, possibilitando seu funcionamento simult?neo em duas faixas comerciais (Wi-Fi e WiMAX) regulamentadas pela ANATEL. Em seguida, foi investigado o efeito de chaves que foram colocadas nas bordas pr?-fractais do elemento radiante. Para as FSSs, o fractal adotado para atuar como elemento da FSS foi o pent?gono de D?rer. Alguns prot?tipos foram constru?dos e medidos. Os resultados mostraram um comportamento multibanda proporcionado pela geometria fractal. Em seguida, uma an?lise param?trica possibilitou a an?lise da influ?ncia da varia??o da periodicidade no comportamento eletromagn?tico das FSSs, bem como sua largura de banda e seu fator de qualidade. Na caracteriza??o num?rica e experimental das estruturas abordadas, utilizou-se, respectivamente, o software comercial Ansoft DesignerTM e um analisador de redes vetorial, modelo N5230A da Agilent

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-02-13T19:22:37Z No. of bitstreams: 1 BrunoDeMeloPinheiro_DISSERT.pdf: 2550891 bytes, checksum: 2b356848195a021792d535749a33c6de (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-02-14T17:30:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 BrunoDeMeloPinheiro_DISSERT.pdf: 2550891 bytes, checksum: 2b356848195a021792d535749a33c6de (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T17:30:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BrunoDeMeloPinheiro_DISSERT.pdf: 2550891 bytes, checksum: 2b356848195a021792d535749a33c6de (MD5) Previous issue date: 2016-07-04 / Esse trabalho visa aplicar Superf?cies Seletivas em Frequ?ncia (FSS) em arranjos de antenas planares, propondo meios que tragam melhores resultados em termos de diretividade, ganho e largura de banda. Al?m desse estudo, tamb?m foi feito inicialmente um estudo das caracter?sticas de arranjos de antenas de microfita, acoplamento m?tuo entre elementos do arranjo, trucamento do plano de terra e seus poss?veis efeitos positivos nas caracter?sticas de radia??o da antena. Para realizar tal estudo, foram reproduzidos alguns estudos de antenas de microfita e arranjos de antena de microfita, com dois elementos tipo patch, onde foram feitos os estudos do truncamento diferenciado do plano de terra. Ap?s constatar o efeito desse estudo, foi feita a escolha dos par?metros ?timos para as caracter?sticas de radia??o da antena para que possam ser feitos testes com novas geometrias de FSS sobre a antena em estudo. Esse estudo foi realizado inicialmente por meio de simula??es com o aux?lio de softwares comerciais e em seguida foram constru?dos prot?tipos dos melhores resultados encontrados na simula??o, cujos resultados foram comparados com medi??es reais para comprovar sua utilidade em aplica??es reais. / This work aims to attribute the use of Frequency Selective Surfaces (FSS) together with planar antenna arrays, proposing ways to grant better results in terms of directivity, gain and bandwidth. In addition to that study it will also be made a study about the characteristics of the arrays of microstrip antennas, mutual coupling between the elements of the array, ground plane trunking, and its benefits for the for the radiation characteristics of the antenna. For the accomplishment of that study, some results for microstrip antennas and microstrip antenna arrays with two elements were reproduced, having the unusual ground plane trunking study in addition to that. As soon as its effects were verified, the optimal parameters for the radiation characteristics of the antenna were selected and applied, so the new geometry of FSS could start being proposed on that antenna. That initial study have been made with only simulations using a commercial software and this was followed by the fabrication of prototypes of the best results of the simulations. The prototypes were measured and their results were tested and verified to be useful for the real applications, by comparison with the simulated results.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-17T19:09:01Z No. of bitstreams: 1 EdwinLuizeFerreiraBarreto_TESE.pdf: 4396827 bytes, checksum: 67d20b4064513759f618b9148557fcdd (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-03-17T21:47:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EdwinLuizeFerreiraBarreto_TESE.pdf: 4396827 bytes, checksum: 67d20b4064513759f618b9148557fcdd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-17T21:47:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdwinLuizeFerreiraBarreto_TESE.pdf: 4396827 bytes, checksum: 67d20b4064513759f618b9148557fcdd (MD5) Previous issue date: 2016-11-18 / Este trabalho tem como objetivo principal realizar o estudo e an?lise de diferentes antenas planares de microfita, atrav?s do emprego de geometrias fractais no patch ressoador e da remo??o parcial do plano de terra com acoplamento. Recentes estudos mostram que as varia??es nas formas geom?tricas do patch da antena e do plano de terra produzem mudan?as na distribui??o da densidade de corrente da estrutura e consequentemente nos modos ressonantes e na polariza??o da antena. No desenvolvimento desta tese, apresenta-se uma nova antena fractal que utiliza a t?cnica de inser??o de fendas e aberturas de forma fractal no plano de terra e tamb?m descontinuidades no transformador ? de onda na linha de transmiss?o a fim de aumentar a largura de banda e alcan?ar comportamentos espec?ficos em aplica??es de banda de frequ?ncia. Emprega-se o substrato FR-4 com dimens?es de 85,0 x 85,0 x 1,57 mm?. Al?m disso, usam-se diferentes modos de casamento de imped?ncia na linha de alimenta??o de antena como CPW (Coplanar Wave Guide) e altera??es da largura da linha de transmiss?o, a fim de obter varia??o na distribui??o de corrente e, consequentemente, na largura de banda de resposta por imped?ncia para S11 ? -10dB para banda C (3.9 GHz - 6,2 GHz) e banda S (2,0 GHz - 4,0 GHz). Uma an?lise comparativa de desempenho para a linha de microfita e CPW foi realizada, obtendo-se para alguns casos antenas circularmente polarizadas. Boa concord?ncia foi obtida entre os resultados medidos e simulados. / This work has as main objective to carry out the study and analysis of different planar microstrip antenna, by employing fractal geometry in the resonator patch and partial removal of the ground plane with coupling. Recent studies show that variations in geometric shapes of the antenna and the ground plane generate changes in current density distribution of the planar structure and consequently the resonant modes and antenna polarization. In developing this thesis presents a new fractal antenna using the technique of insertion slots and fractal shaped defects (gaps) in the ground plane and discontinuities with ? wavelength transformer in the transmission line in order to increase the bandwidth and inserting in the feed line to reach specific behaviors in three frequency bandwidth applications. We used the FR-4 substrate with dimensions of 85.0 x 85.0 x 1.57 mm?. In addition, we used different modes of impedance matching in line antenna feed as CPW (Coplanar Wave Guide), to change the width of the transmission line in order to obtain a variation in the current distribution and hence the response bandwidth impedance to S11 ? -10dB for C band (3.9 GHz - 6.2 GHz) and S band (2.0 GHz - 4.0 GHz). A comparative analysis of cases with microstrip line and CPW was made, applications in this frequency range require preferably circularly polarized antennas. Good agreement was obtained between measured and simulated results.

Submitted by Sandro Camargo (sandro.camargo@unipampa.edu.br) on 2015-05-09T23:05:48Z No. of bitstreams: 1 117110020.pdf: 13178438 bytes, checksum: f29a9ebb8c16cd912a974177b062c58e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-09T23:05:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 117110020.pdf: 13178438 bytes, checksum: f29a9ebb8c16cd912a974177b062c58e (MD5) Previous issue date: 2014-04-04 / Neste trabalho é apresentado um estudo de redes lineares de antenas com elementos isotrópicos e projetos em tecnologia de microfita, com diagrama de irradiação conformado e controle dos lóbulos secundários. A especificação a ser cumprida éa de uma antena para estações rádio-base operando na frequência alocada par a tecnologia 4G no Brasil. O trabalho descreve ferramentas computacionais que auxiliem na síntese de redes de antenas. Como resultado do processo de otimização, os coeficientes de excitação dos diversos elementos que compõem as redes de antenas são obtidos. Primeiramente é descrito o sistema de telefonia móvel celular, apresentando os principais pontos de interesse neste trabalho, tais como evolução dos sistemas de comunicação sem fio, conceito de reuso de frequência, capacidade do sistema, interferência co-canal e posicionamento das estações rádio-base no sistema celular, além das principais características elétricas das antenas utilizadas atualmente no atendimento aos assinantes. Em seguida, considera-se a existência de uma linha de visada entre a estação rádio-base e o usuário, possibilitando a obtenção do nível aproximado de potência recebida à medida este se afasta da torre. Como meta, deseja-se a distribuição uniforme da potência até o limite da célula, que resulta em um diagrama de irradiação para a antena na forma de cossecante ao quadrado. Além disso, busca-se a minimização da interferência co-canal e a redução do percentual de energia irradiada na região do horizonte. Métodos de síntese de diagrama são estudados e implementados em Matlab visanado a obtenção do diagrama desejado a partir dos coeficientes de excitação dos elementos da rede linear, tais como, método da Transformada de Fourier, de Woodward-Lawson e dos mínimos quadrados. Apesar destes métodos serem vastamente utilizados, não foi possível obter uma síntese adequada do diagrama desejado. Desta forma, métodos de otimização iterativos foram investigados visando ao controle dos lóbulos secundários e a conformação do diagrama. Optou-se pela combinação do algoritmo genético com a programação quadrática sequencial, empregado para a busca de um mínimo local tendo como partida a melhor solução encontrada pelo algoritmo genético. Tal combinação permitiu rápida convergência na obtenção dos coeficientes de excitação da rede. Em seguida uma rede de antenas de microfita foi projetada no software HFSS para reproduzir o diagrama na forma de cossecante ao quadrado quando excitadas pelos coeficientes calculados com a ferramenta computacional. Durante o processo de síntese, todos os efeitos observados em uma rede de antenas foram considerados, tais como acoplamento mútuo e efeito de borda. Após conhecidos o coeficientes de excitação, projetou-se um sistema alimentador em tecnologia de microfita para fornecer os respectivos valores de correntes às antenas que compõem a rede. Por fim, é realizada a comparação entre o diagrama sintetizado e o obtido, o que permitiu a validação da ferramenta computacional. / In this work, the development of a computational tool that performs the synthesis of linear antenna arrays is presented and extensively discussed. The main intended applications is the design of an antenna suitable for radio-base stations of mobile communications systems, whereby uniform power distribution should be achieved inside the cell. The present work starts with the presentation of a review about mobile communication systems, whereby the main aspects are briefly discussed. An analysis is carried out to derive an expression that relates the antenna radiation pattern to the uniform power distribution inside a cell. This feature is achieved if the radiation pattern of the transmitting structure exhibits squared-cosecant shaped. Classical methods for pattern synthesis have been implemented in Matlab and have tested for the case of a squared-cosecant shape. Neither the Fourier Transform nor the Woodward-Lawson techniques could synthesize such a pattern satisfactorily. Thus iterative methods have been studied and implemented. The first iterative technique was based on the minimization of least-square errors, which has been used successfully for beamforming purposes. However, this technique proved to be unsuitable for the synthesis of squared-cosecant shaped patterns. Acceptable results could only be obtained by means of a genetic algorithm-square quadratic programming combined approach, which allowed obtaining fast convergence of the optimization of the excitation coefficients for the linear array elements. In order to demonstrate the efficiency of the developed tool, two microstrip antenna arrays that operate in the frequency band allocated for the Brazilian 4G systems have been studied. The embedded radiation pattern of each array element has been taken into account during the synthesis of the squared-cosecant shaped pattern. This approach allowed mutual coupling, as well as the truncation of the ground plane, to be compensated during the optimization process. The synthesized pattern enabled to reduce the power radiated above the horizon, as well as the co-channel interference. In order to validate the technique, a complete array including the power divider has been designed using the electromagnetic simulator HFSS. Good agreement has been obtained between the synthesized pattern and the simulated one in HFSS.

Esse trabalho de pesquisa apresenta um estudo detalhado sobre guias de ondas integrados ao substrato (SIW) operando em frequências de micro-ondas com base na teoria de guias de ondas retangulares (RWG). O estudo sobre guias SIW associa equações apresentadas na literatura e utiliza simulações eletromagnéticas para desenvolver um procedimento de projeto bem definido. É considerada a integração entre guias SIW e linhas de transmissão de microfita, projetando-se transições entre essas duas estruturas com o propósito de prover casamento de impedância e de viabilizar a caracterização em frequências de micro-ondas. São apresentadas considerações sobre processos de fabricação de circuitos SIW em substratos constituídos por laminados de alta frequência. Uma vez estabelecidos os procedimentos de fabricação e os critérios de projeto, a tecnologia SIW é aplicada ao projeto de três guias de ondas SIW nas bandas S e X, que foram fabricados empregando laminados de alta-frequência. Foram projetados dois filtros SIW passa-faixa empregando cavidades ressonantes e postes metálicos indutivos. Os dois filtros operam na frequência central de 10,61 GHz, sendo que um deles tem banda de passagem de 7,5%e é de 3ª ordem e o outro filtro tem banda de passagem de 15%, sendo de 5ª ordem. Foram realizadas comparações entre o desempenho simulado e experimental das estruturas SIW projetadas. Os resultados de simulações eletromagnéticas e experimentais demonstraram boa concordância. Os projetos em tecnologia SIW apresentados neste trabalho de pesquisa possuem perdas de retorno melhores que 10 dB na banda de operação e perdas por inserção de 1,0 dB a 1,5 dB. É apresentada a análise da sensibilidade do desempenho dos guias de ondas e filtros SIW projetados a desvios dimensionais típicos do processo de fabricação por microfresagem mecânica. Com os resultados experimentais e de simulação foi possível validar os procedimentos de projeto e de fabricação de circuitos SIW operando em frequências de micro-ondas. / This research work presents a detailed study about substrate integrated waveguide (SIW) operating in microwave frequencies based on rectangular waveguides (RWG) theory. The study about SIW associates equations presented at the literature and uses electromagnetic simulations to develop a well-defined design procedure. Is considered the integration between substrate integrated waveguides and microstrip line, designing transitions between these two structures with the aim to provide impedance matching and make possible the characterization in microwave frequencies. Considerations are made about the manufacturing process of the SIW circuits on planar dielectric substrate. Once established a manufacturing process and a design procedure, the SIW technology is applied in three waveguides to operate in S and X bands. Was designed two band-pass filters with central frequency of 10,61 GHz, where one of them has band-pass of 7,5% and it is third order filter and the another one has band-pass of 15,0% and it is five order filter. Was made comparison between simulated results and experimental results for the all designed structures. The simulated results and the experimental results shown good agreement. The projects in SIW technology shown in this research work has return loss better than 10dB in the operation band and insertion loss between 1,0 dB and 1,5dB. Is shown a sensibility analysis of the waveguides and filters performance in SIW technology to evaluate the layout differences caused by manufacturing process. With the experimental results and simulation results was possible validate the design procedures and the manufacturing process of the SIW circuits operating in microwave frequencies.

Made available in DSpace on 2016-08-31T13:33:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DaniloS_Dissert.pdf: 5168115 bytes, checksum: 4eef89b1faaafc0dc7f33e05bfdaa190 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work studied the application of niobium pentoxide (Nb2O5) individually as substrate of microstrip antennas, when processed by powder technology. Powder with a particle size D50 of 40 𝜇m Nb2O5 was compressed in the pressure of 55 MPa, 111 MPa and 166 MPa and was sintered at temperatures of 800 ° C, 900 ° C, 1000 ° C and 1100 ° C for 4 h. Subsequently, the processed samples were characterized electricaly, physicaly and mechanicaly. In electrical characterization were obtained they loss tangent values and permittivity in two frequency bands (0,2 GHz to 4,0 GHz and 8,2 GHz to 12,4 GHz). In mechanical characterization, the tensile strength limit was calculated indirectly by diametrical compression test. In the physical characterization, their porosity, mass percentage variations and dimensional variations values were calculated. In addition, samples were characterized by the methods of X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. Devices were also made with the produced substrates. These were characterized in the frequency range of 2,0 GHz to 14,0 GHz. Subsequently, several observations and conclusions were made. Among the main ones are: all made devices functioned as an antenna; the variation of the parameters of the manufacturing process resulted in changes in the electrical properties of the substrates, and consequently made the operating parameters antennas; all of the substrates produced seemed slightly weak and little mechanically resistant; the values of permittivity and loss tangent were according with the indications of the bibliography / O presente trabalho estudou a aplicação do pentóxido de nióbio (Nb2O5) individualmente como substrato de antenas de microfita, quando processado pela tecnologia do pó. O Pó com granulometria D50 40 𝜇m do Nb2O5 foi compactado nas pressões de 55 MPa, 111 MPa e 166 MPa e foi sinterizado nas temperaturas de 800 °C, 900 °C, 1000 °C e 1100 °C, durante 4 h. Subsequentemente, as amostras processadas foram caracterizadas elétrica, estrutural e mecanicamente. Na caracterização elétrica, foram obtidos valores da tangente de perdas e da permissividade elétrica em duas faixas de frequência (de 0,2 GHz a 4,0 GHz e de 8,2 GHz 12,4 GHz). Na caracterização mecânica, o limite de resistência à tração foi calculado indiretamente pelo ensaio de compressão diametral. Na caracterização estrutural, foram calculados valores de porosidade e de variações percentuais mássicas e dimensionais. Além disso, as amostras foram caracterizadas pelos métodos de difração de raios-X, de microscopia eletrônica de varredura e de espectroscopia de energia dispersiva. Também foram confeccionados dispositivos com os substratos produzidos. Esses foram caracterizados na faixa de frequência de 2,0 GHz a 14,0 GHz. Dentre as conclusões obtidas, pode-se destacar que todos os dispositivos confeccionados funcionaram como antena; a variação dos parâmetros do processo de fabricação acarretou na variação das propriedades elétricas dos substratos e, consequentemente, nos parâmetros de funcionamento das antenas confeccionadas; os substratos produzidos se mostraram todos frágeis e pouco resistentes mecanicamente; os valores da permissividade elétrica e da tangente de perdas que foram obtidos condisseram com as indicações da bibliografia consultada

Esse trabalho de pesquisa apresenta um estudo detalhado sobre guias de ondas integrados ao substrato (SIW) operando em frequências de micro-ondas com base na teoria de guias de ondas retangulares (RWG). O estudo sobre guias SIW associa equações apresentadas na literatura e utiliza simulações eletromagnéticas para desenvolver um procedimento de projeto bem definido. É considerada a integração entre guias SIW e linhas de transmissão de microfita, projetando-se transições entre essas duas estruturas com o propósito de prover casamento de impedância e de viabilizar a caracterização em frequências de micro-ondas. São apresentadas considerações sobre processos de fabricação de circuitos SIW em substratos constituídos por laminados de alta frequência. Uma vez estabelecidos os procedimentos de fabricação e os critérios de projeto, a tecnologia SIW é aplicada ao projeto de três guias de ondas SIW nas bandas S e X, que foram fabricados empregando laminados de alta-frequência. Foram projetados dois filtros SIW passa-faixa empregando cavidades ressonantes e postes metálicos indutivos. Os dois filtros operam na frequência central de 10,61 GHz, sendo que um deles tem banda de passagem de 7,5%e é de 3ª ordem e o outro filtro tem banda de passagem de 15%, sendo de 5ª ordem. Foram realizadas comparações entre o desempenho simulado e experimental das estruturas SIW projetadas. Os resultados de simulações eletromagnéticas e experimentais demonstraram boa concordância. Os projetos em tecnologia SIW apresentados neste trabalho de pesquisa possuem perdas de retorno melhores que 10 dB na banda de operação e perdas por inserção de 1,0 dB a 1,5 dB. É apresentada a análise da sensibilidade do desempenho dos guias de ondas e filtros SIW projetados a desvios dimensionais típicos do processo de fabricação por microfresagem mecânica. Com os resultados experimentais e de simulação foi possível validar os procedimentos de projeto e de fabricação de circuitos SIW operando em frequências de micro-ondas. / This research work presents a detailed study about substrate integrated waveguide (SIW) operating in microwave frequencies based on rectangular waveguides (RWG) theory. The study about SIW associates equations presented at the literature and uses electromagnetic simulations to develop a well-defined design procedure. Is considered the integration between substrate integrated waveguides and microstrip line, designing transitions between these two structures with the aim to provide impedance matching and make possible the characterization in microwave frequencies. Considerations are made about the manufacturing process of the SIW circuits on planar dielectric substrate. Once established a manufacturing process and a design procedure, the SIW technology is applied in three waveguides to operate in S and X bands. Was designed two band-pass filters with central frequency of 10,61 GHz, where one of them has band-pass of 7,5% and it is third order filter and the another one has band-pass of 15,0% and it is five order filter. Was made comparison between simulated results and experimental results for the all designed structures. The simulated results and the experimental results shown good agreement. The projects in SIW technology shown in this research work has return loss better than 10dB in the operation band and insertion loss between 1,0 dB and 1,5dB. Is shown a sensibility analysis of the waveguides and filters performance in SIW technology to evaluate the layout differences caused by manufacturing process. With the experimental results and simulation results was possible validate the design procedures and the manufacturing process of the SIW circuits operating in microwave frequencies.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RobertoRCF_TESE.pdf: 987513 bytes, checksum: 957f5ea8a43b953deeae4b60b26191b2 (MD5) Previous issue date: 2012-05-18 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work presents a theoretical, numerical and computation analysis of parameters of a rectangular microstrip antenna with metamaterial substrate, fin line as a coupler and also integrated devices like integrated filter antenna. It is applied theory to full-wave of Transverse Transmission Line - TTL method, to characterize the magnitude of the substrate and obtain the general equations of the electromagnetic fields. About the metamaterial, they are characterized by permittivity and permeability tensor, reaching to the general equations for the electromagnetic fields of the antenna. It is presented a study about main representation of PBG(Photonic Band Gap) material and its applied for a specific configuration. A few parameters are simulated some structures in order to reduce the physical dimensions and increase the bandwidth. The results are presented through graphs. The theoretical and computational analysis of this work have shown accurate and relatively concise. Conclusions are drawn and suggestions for future work / Este trabalho apresenta a an?lise te?rica, num?rica e computacional dos par?metros de uma antena de microfita do tipo retangular sobre substrato metamaterial, linha de laminas na forma de acoplador e tamb?m de estruturas integrada como a antena filtro integrada. ? aplicada a teoria de onda completa do m?todo da Linha de Transmiss?o Transversa - LTT, para a caracteriza??o das grandezas do substrato e obten??o das equa??es gerais dos campos eletromagn?ticos. Sobre o metamaterial, os mesmos s?o caracterizados atrav?s de tensores permissividade e permeabilidade, chegando-se ?s equa??es gerais para os campos eletromagn?ticos da antena. ? apresentado um estudo das principais representa??es do material PBG (Photonic Band Gap) e suas aplica??es para determinadas configura??es. S?o simulados v?rios par?metros de algumas estruturas com o intuito de diminuir as dimens?es f?sicas e aumentar a largura de banda das mesmas. Os resultados s?o apresentados atrav?s de gr?ficos. A an?lise te?rico-computacional desse trabalho se mostra precisa e relativamente concisa. S?o apresentadas as conclus?es e sugest?es para trabalhos futuros