Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T03:58:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_MuriloOliveirade_M.pdf: 26552033 bytes, checksum: 9a9022f8aa6d5e4e72047f0798ad57da (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A complexidade dos sistemas eletrônicos atuais cria a demanda por mais componentes num mesmo sistema, ao mesmo tempo em que exige sistemas mais compactos. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento, fabricação e testes de uma antena GSM quadribanda, integrada a um módulo rastreador automotivo produzido no mercado nacional. A antena opera dentro das faixas de freqüências correspondentes _as bandas GSM 850/900/1800/1900, com desempenho adequado para uso no sistema de comunicação GSM, estando em conformidade com testes de TRP, sendo o produto final homologado pela ANATEL e agências reguladoras de outros países. A antena é um monopolo com dobras especiais para ajuste de ressonância. O casamento da antena com o sistema _e realizado via um toco em curto dobrado, não trivial, otimizado para um casamento banda-larga ao longo do espectro GSM ocupado / Abstract: The complexity of today's electronic systems creates demand for more quantity and less cost of components in a system, at the same time that the system must be made smaller. This dissertation presents the design and tests of a quadband GSM antenna, embedded into an existing automotive tracking module produced in Brazil. The antenna operates within the GSM 850/900/1800/1900 bands, with performance suitable for its use in the GSM system, being in conformance with TRP tests. The final product is approved by Brazil's regulatory agency ANATEL and by other countries' agencies. The antenna is a monopole with special bandings for resonance adjustment. The antenna matching is achieved with a shorted bent stub, non-trivial, optimized for a broadband matching over the occupied GSM spectrum / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Apresenta-se neste trabalho um modelo dinâmico para a análise de estruturas quirais multicamadas. Utilizando o formalismo de Fourier, que encaminha o problema para o domínio espectral, expressões simples e compactas para os campos eletromagnéticos transformados, no espaço livre e nas camadas quirais, são determinadas considerando-se a estrutura como um problema de contorno onde as densidades superficiais de corrente elétrica são as fontes virtuais desses campos. Expressões assintóticas para os campos distantes também são determinadas. Características de irradiação de dipolos impressos em estruturas com um e com duas camadas quirais são analisadas. Efeitos da quiralidade sobre essas características são discutidos. Destacam-se os fenômenos relacionados com a rotação e a deformação dos diagramas para campos distantes. Modos de propagação em guias planares com substratos quirais são analisados detalhadamente. Atenção especial é dedicada ao comportamento das componentes dos campos eletromagnéticos nas proximidades do plano de terrra e da interace entre o substrato quiral e o espaço livre. Campos próximos excitados por dipolos impressos também são discutidos. Integrais de Sommerfeld são calculadas numericamente para a obtenção dos campos no domínio espacial. O comportamento peculiar da componente do campo magnético perpendicular às intefaces da estrutura é analisado. Para o caso particular de uma antena de microfita retangular com substrato quiral, alimentada por uma prova coaxial, são estabelecidas as equações integrais para o cálculo, via método dos momentos, de sua impedância de entrada. A escolha do tipo e do número de funções base é realizada criteriosamente. Como resultado, nota-se que a quiralidade não afeta substancialmente a forma da impedância de entrada. Entretanto, o seu aumento provoca um decréscimo na freqüência de ressonância de antena com poralização linear e na freqüência na qual a razão axial de antenas circularmente polarizadas é ótima. Tal fenômeno éparticularmente importante para antenas eletricamente finas.

Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo da aplicação de estruturas Electromagnetic Bandgap (EBG) em circuitos planares de micro-ondas, com a proposição de topologias originais de filtros rejeita-faixa de banda ultra-larga e dupla-banda e de uma metodologia de síntese desses filtros. Foi proposta uma metodologia de projeto de filtros EBG, que foi aplicada a um filtro em microlinha de transmissão utilizando duas estruturas EBG simultâneas, com a finalidade de se obter um filtro com banda de rejeição ultra-larga. Esse filtro foi construído em tecnologia planar, tendo demonstrado uma banda de rejeição ultra-larga de 11 GHz centrada em 11,5 GHz, com nível de rejeição superior a 34 dB, apresentando excelente concordância com os resultados de simulação computacional. Paralelamente, foi desenvolvida uma metodologia de síntese que permite a geração automática de novas topologias de filtros rejeita-faixa empregando estruturas EBG que resultem em uma banda larga de rejeição ou com duplas bandas de rejeição. A metodologia de síntese proposta envolve procedimentos computacionais de otimização da geometria das estruturas EBG aplicadas em microlinha de transmissão, visando a obtenção da resposta em frequência de um filtro definida por meio de uma Função Objetivo. Para esse fim empregou-se a ferramenta computacional MATLAB com o toolbox de algoritmos genéticos para desenvolver um programa de otimização, que interage com o simulador eletromagnético tridimensional EM-3D Microwave Suite da CST. O procedimento de síntese desenvolvido foi aplicado ao projeto de um filtro com dupla-banda de rejeição centradas em 3,3 GHz e 7,8 GHz e de três filtros com característica de rejeição em banda ultra-larga, capazes de rejeitar até uma banda de 9 GHz a 20 GHz com rejeição maior que 10 dB. Os filtros projetados foram construídos em tecnologia planar e caracterizados em frequências de micro-ondas. Os resultados experimentais comprovaram a eficácia e flexibilidade da metodologia de síntese proposta, que possibilitou contribuições originais na área de filtros rejeita-faixa usando estruturas EBG, com topologias inéditas. / This dissertation for a Master degree in Engineering, presents a survey of the application of Electromagnetic Bandgap (EBG) structures on microwave planar circuits, with the conception of original topologies for wide stopband and dual stopband filters, and the proposition of a synthesis methodology for these filters. A filter design methodology was proposed and applied to the design of a transmission line filter using two simultaneous EBG structures, aiming at the achievement of a filter with a wide stop-band. This filter was built in planar circuit technology, with the demonstration of an 11 GHz ultra-wide stopband centered in 11.5 GHz, with high degree of rejection superior than 34 dB, presenting excellent agreement with the computational simulation. In parallel, a synthesis methodology was developed to automatically generate new topologies of stopband filters using EBG structures, that results in filters with wide stopband or dual stop-bands. The proposed synthesis methodology involves computational processes for the optimization of the EBG structure geometry applied to microwave transmission line, aiming at achieving the filter response defined by an objective function. For that, the software MATLAB with the genetic algorithm toolbox was used to develop an optimization program, which interacts with the tridimensional electromagnetic simulator EM-3D Microwave Suite from CST. The synthesis procedure was applied to the project of one filter with dual stopband centered in 3.3 GHz and 7.8 GHz and to the project of three filters with an wide stopband feature capable of rejecting a frequency band from 9 GHz to 20 GHz with magnitude of rejection greater than 10 dB. The designed filters were built in planar technology and measured at microwave frequencies. The experimental results demonstrated the effectiveness and the flexibility of the proposed synthesis methodology, which allowed original contributions in the field of stopband filters using EBG structures, with novel topologies.

Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo da aplicação de estruturas Electromagnetic Bandgap (EBG) em circuitos planares de micro-ondas, com a proposição de topologias originais de filtros rejeita-faixa de banda ultra-larga e dupla-banda e de uma metodologia de síntese desses filtros. Foi proposta uma metodologia de projeto de filtros EBG, que foi aplicada a um filtro em microlinha de transmissão utilizando duas estruturas EBG simultâneas, com a finalidade de se obter um filtro com banda de rejeição ultra-larga. Esse filtro foi construído em tecnologia planar, tendo demonstrado uma banda de rejeição ultra-larga de 11 GHz centrada em 11,5 GHz, com nível de rejeição superior a 34 dB, apresentando excelente concordância com os resultados de simulação computacional. Paralelamente, foi desenvolvida uma metodologia de síntese que permite a geração automática de novas topologias de filtros rejeita-faixa empregando estruturas EBG que resultem em uma banda larga de rejeição ou com duplas bandas de rejeição. A metodologia de síntese proposta envolve procedimentos computacionais de otimização da geometria das estruturas EBG aplicadas em microlinha de transmissão, visando a obtenção da resposta em frequência de um filtro definida por meio de uma Função Objetivo. Para esse fim empregou-se a ferramenta computacional MATLAB com o toolbox de algoritmos genéticos para desenvolver um programa de otimização, que interage com o simulador eletromagnético tridimensional EM-3D Microwave Suite da CST. O procedimento de síntese desenvolvido foi aplicado ao projeto de um filtro com dupla-banda de rejeição centradas em 3,3 GHz e 7,8 GHz e de três filtros com característica de rejeição em banda ultra-larga, capazes de rejeitar até uma banda de 9 GHz a 20 GHz com rejeição maior que 10 dB. Os filtros projetados foram construídos em tecnologia planar e caracterizados em frequências de micro-ondas. Os resultados experimentais comprovaram a eficácia e flexibilidade da metodologia de síntese proposta, que possibilitou contribuições originais na área de filtros rejeita-faixa usando estruturas EBG, com topologias inéditas. / This dissertation for a Master degree in Engineering, presents a survey of the application of Electromagnetic Bandgap (EBG) structures on microwave planar circuits, with the conception of original topologies for wide stopband and dual stopband filters, and the proposition of a synthesis methodology for these filters. A filter design methodology was proposed and applied to the design of a transmission line filter using two simultaneous EBG structures, aiming at the achievement of a filter with a wide stop-band. This filter was built in planar circuit technology, with the demonstration of an 11 GHz ultra-wide stopband centered in 11.5 GHz, with high degree of rejection superior than 34 dB, presenting excellent agreement with the computational simulation. In parallel, a synthesis methodology was developed to automatically generate new topologies of stopband filters using EBG structures, that results in filters with wide stopband or dual stop-bands. The proposed synthesis methodology involves computational processes for the optimization of the EBG structure geometry applied to microwave transmission line, aiming at achieving the filter response defined by an objective function. For that, the software MATLAB with the genetic algorithm toolbox was used to develop an optimization program, which interacts with the tridimensional electromagnetic simulator EM-3D Microwave Suite from CST. The synthesis procedure was applied to the project of one filter with dual stopband centered in 3.3 GHz and 7.8 GHz and to the project of three filters with an wide stopband feature capable of rejecting a frequency band from 9 GHz to 20 GHz with magnitude of rejection greater than 10 dB. The designed filters were built in planar technology and measured at microwave frequencies. The experimental results demonstrated the effectiveness and the flexibility of the proposed synthesis methodology, which allowed original contributions in the field of stopband filters using EBG structures, with novel topologies.

Nesse trabalho é apresentado um estudo detalhado de técnicas aplicadas à antena de microfita que possibilitam a sua utilização em comunicações móveis, especificamente como antenas internas em telefones celulares e em antenas para Estações Rádio-Base (ERBs). As faixas de freqüências de interesse compreendem as bandas D e E (1,71 a 1,85 GHz) da telefonia celular brasileira e a faixa de PCS (Personal Communications System) americano (1,85 a 1,99 GHz). Para atender aos requisitos de faixa de passagem, são estudadas diversas soluções para antenas de microfita em operação multibanda. Desta forma, diferentes técnicas utilizadas para se obter este tipo de desempenho são discutidas, sendo diversas estruturas detalhadamente analisadas. Dentro do conjunto dessas estruturas, quatro geometrias que se mostraram mais adequadas às aplicações em apreço foram construídas e os resultados experimentais (tais como VSWR e diagramas de irradiação) mostraram estar em boa concordância com as expectativas teóricas. Dessas, a antena constituída por um elemento irradiador quadrado com dupla camada e um elemento parasita curto-circuitado, apresentou desempenho que se aproximou dos requisitos para a operação em um telefone celular. Uma outra antena, de geometria retangular com duas fendas paralelas, apresentou desempenho compatível com a aplicação em uma ERB de seis setores. Uma vez que esse último irradiador possui uma faixa de passagem relativamente grande, tentativas de miniaturização, através do aumento da permissividade do substrato e do emprego de duas fendas adicionais, foram realizadas. Como conseqüência, foi obtida uma antena de geometria também retangular com dois pares de fendas paralelas, cuja faixa de passagem é adequada à utilização em telefones celulares, porém com dimensões um pouco acima das adequadas para tal aplicação. Além dessas, a análise da antena com elemento irradiador de geometria retangular com canto truncado apresentou resultados similares aos da antena com dois pares de fendas paralelas. Em seguida, foi projetada uma rede linear utilizando como elemento irradiador a antena retangular com duas fendas paralelas, visando justamente a aplicação em uma ERB com seis setores. Esta rede possui, ao todo, seis elementos. Em um estudo inicial, uma sub-rede com apenas dois elementos foi analisada, construída e medida, e os resultados experimentais mostraram-se em boa concordância com a previsão teórica. Finalmente, a rede completa foi simulada e os resultados obtidos atenderam aos requisitos da referida ERB.

Orientadores: Fernando Jose Von Zuben, Cynthia Cristina Martins Junqueira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T19:03:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barra_TiagoVenturieri_M.pdf: 6614671 bytes, checksum: 4facb72e441f3af7afdbfc42f31ca50b (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O estudo de antenas de micro?ta envolve a especi?cação de um amplo espectro de parâmetros físicos, e cada proposta de antena requer o emprego de algoritmos avançados de cálculo numérico para medidas de desempenho, como impedância de entrada, padrão de irradiação e ganho em faixas especí?cas de freqüência. O principal objetivo desse trabalho é desenvolver um ambiente computacional combinando um software de análise de estruturas eletromagnéticas, MStrip40, baseado no método dos momentos (MoM), e um método de busca evolutivo, denominado algoritmo genético. Buscam-se valores ótimos de parâmetros físicos de antenas de micro?ta, como comprimento e largura do elemento irradiador e da linha de alimentação, entre outros. São tratados vários tipos de antenas de micro?ta, e um elenco amplo de critérios de desempenho é considerado, mantendo sempre um valor baixo para o coe?ciente de onda estacionária na freqüência de projeto. A validação dos resultados gerados pelo ambiente computacional é alcançada através da fabricação da melhor antena obtida em cada caso de estudo, seguida por testes de desempenho do dispositivo físico fabricado, realizados em laboratórios especializados / Abstract: The study of microstrip antennas involves the speci?cation of a broad spectrum of physical parameters, and each antenna proposal requires the use of advanced algorithms of numerical calculus to measure the performance, such as input impedance, radiation pattern and gain in speci?c frequency bands. The main objective here is to develop a computational environment joining a software for electromagnetic structure analysis, called MStrip40 and based on the Method of Moments (MoM), together with an evolutionary search method founded on a genetic algorithm. The outcome is composed of optimal values for physical parameters of the microstrip antenna, such as length and width of the radiator element and of the feeding line. Several kinds of microstrip antennas are treated, and a wide range of performance criteria are considered, always keeping a low value for the coef?cient of stationary wave at the design frequency. The validation of the results produced by the computational environment is achieved by means of the manufacture of the best obtained antenna in each case study, followed by performance evaluation of the manufactured physical device, which is accomplished in dedicated laboratories / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica