Neste trabalho aborda-se a análise de redes de antenas de microlinha moldadas sobre superfícies cilíndricas utilizando-se o método da função de Green calculada no domínio da transformada de Fourier. Determina-se, inicialmente, um sistema de equações cuja solução fornece a função de Green transformada para a estrutura cilíndrica com M camadas dielétricas. Esse sistema, apresentado pela primeira vez na literatura, é composto de tal forma que estruturas contendo múltiplas superfícies condutoras podem ser analisadas, o que permite o modelamento de diversos tipos de antena de microlinha, incluindo aquelas com elementos parasitas e um ou mais superestratos. Resolve-se, em seguida, o sistema de equações obtido para dois casos particulares (M=! e M=2) determinando-se, assim, a função de Green transformada para a estrutura cilíndrica sem e com cobertura dielétrica. Obtém-se, ainda, expressões assintóticas para essas funções as quais são aplicadas à determinação dos campos distantes de alguns tipos de antena. A função de Green transformada para o caso M=2 e as expressões assintóticas também são apresentadas pela primeira vez. Para possibilitar o cálculo das impedâncias própria e mútua de redes de antenas de microlinha com cobertura dielétrica, alimentadas por provas coaxiais, determina-se, empregando-se a função de Green obtida para o caso M=2, um sistema de equações integrais cujas incógnitas são as distribuições de corrente das antenas da rede e que é solucionado através da aplicação do método dos momentos. Desenvolve-se expressões gerais para o cálculo das grandezas generalizadas do método dos momentos e aplica-se, como exemplo, a formulação obtida ao cálculo das impedâncias própria e mútua de duas antenas do tipo "wraparound". Os resultados obtidos são novos na literatura técnica. Determina-se, em seguida, o campo elétrico irradiado pela rede e analisa-se, através de um exemplo, o efeito da cobertura dielétrica no diagrama de irradiação e o efeito do acoplamento mútuo. Como o tipo de antena enfocado neste trabalho possui grande utilização em veículos aeroespaciais e em outras aplicações com requisitos de sistema bastante estringentes, aborda-se, na parte final do trabalho, o problema da interligação da antena de microlinha com as demais partes do sistema. Propõe-se a utilização de um enlace óptico e apresenta-se um modelo simples a partir do qual características relevantes, como a atenuação do enlace e a relação sinal-ruído, podem ser determinadas. Descreve-se a metodologia utilizada para a caracterização dos dispositivos optoeletrônicos necessários, os detalhes construtivos e os resultados dos testes de um protótipo do enlace óptico projetado de acordo com o modelo proposto.

Nesse trabalho são avaliadas antenas de microfita moderadamente espessas, linearmente e circularmente polarizadas, objetivando empregá-las em redes de antenas com apontamento de feixe, controle de lóbulos secundários e diretividade. O emprego de substratos eletricamente espessos se dá por dois motivos fundamentais. O primeiro advém da necessidade de se construir antenas de baixo custo em material nacional (FR4), que apresenta perdas muito maiores do que os laminados de micro-ondas importados. O segundo motivo é proveniente da necessidade de se obter irradiadores com larga faixa de passagem. Por se tratar de antenas alimentadas por pontas de prova coaxiais, técnicas de compensação da reatância de entrada e controle da polarização cruzada são apresentadas para diferentes tipos de irradiadores, incluindo os projetados com tecnologia SIW (Substrate Integrated Waveguide). No estudo das redes compostas por esses elementos, atenção especial é dedicada ao desenvolvimento de algoritmos para controle dos lóbulos secundários, especialmente no caso de redes circularmente polarizadas que apresentam elementos com diagramas diferentes e com mais de uma componente de campo (E e E são diferentes de zero). O controle da diretividade quando do apontamento do feixe principal também é considerado. Com o intuito de validar os estudos supracitados, projetos de elementos linearmente e circularmente polarizados são realizados com auxílio de simuladores eletromagnéticos. Em sequência, uma detalhada análise do acoplamento mútuo é realizada, resultando em uma estratégia de projeto de redes compostas por esses irradiadores. Resultados experimentais, em concordância com as previsões teóricas, demonstram a potencialidade das estratégias utilizadas no projeto e construção de antenas moderadamente espessas alimentadas por pontas de prova coaxiais.

O presente trabalho trata do estudo, projeto, desenvolvimento, construção e medida de lentes discretas planares (DLAs). Estes dispositivos atuam como sistemas irradiantes, especialmente com características multi-feixes. A construção destas lentes utiliza tecnologias compatíveis com a fabricação de circuitos impressos, com alguns detalhes que são característicos da área de antenas e circuitos planares. O estudo aborda as equações de projeto e considerações gerais relativas ao atendimento de especificações técnicas preliminares. Foram desenvolvidas duas lentes discretas, uma na frequência de 8GHz (banda X) e outra na frequência de 40GHz (banda Ka- faixa de ondas milimétricas). São apresentados os resultados de medidas destas duas lentes, que comprovam a possibilidade de uso em aplicações multi-feixes, bem como seu efeito de foco, análogo ao observado em lentes óticas comuns. / The object of this work is the study, design, development, fabrication and measurement of discrete lens arrays (DLAs). These devices act as radiant systems, especially with multi-beam characteristics. Their construction follows the same procedures and techniques normally found in printed circuit fabrication, with some further details that are pertinent to the antenna and planar circuit field. This study contains the design equations and general remarks as to fulfill preliminary technical specifications. Two real designs were developed, one in the X-band (8GHz) and another in the millimeter range, Ka band (40GHz). Their respective measurement results are presented, which proved their possible application in multi-beam systems, as well as their focusing effect, which is analogous to that observed in common optical lenses.

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma rede planar de antenas em tecnologia microfita para Radar de Abertura Sintética (SAR) polarimétrico, de alta resolução, para uso em sensoriamento remoto. A rede foi projetada a partir de especificações estabelecidas para operação em banda L (1,2 a 1,3 GHz), com características que atendem boa parte das necessidades atualmente existentes no Brasil. Ressalta-se que a implementação desta tecnologia, importante devido às dimensões continentais do Brasil, é perfeitamente viável e agregará um grande valor ao desenvolvimento econômico e social do país, bem como sua relevância frente à segurança nacional. Inicialmente é descrito o sistema SAR, enfatizando suas vantagens e a relevância quanto ao emprego desta tecnologia à luz das necessidades brasileiras. Exemplos de sistemas operando, tanto em plataformas orbitais, quanto em aerotransportadas, são apresentados com o objetivo de informar e preparar o leitor para um melhor entendimento deste trabalho. Em seguida, introduz-se o elemento irradiador em tecnologia de microfita, onde uma série de topologias é estudada com o objetivo de escolher aquela que melhor se adapta às necessidades de um sistema SAR polarimétrico. Uma vez definido o elemento irradiador, um sistema imageador em banda L é especificado para operar em uma aeronave EMB-120 (Brasília). Por fim, uma rede planar de antenas, que utiliza a topologia do elemento irradiador previamente projetado, é desenvolvida seguindo as especificações determinadas pelo sistema em questão. Para todas as antenas projetadas, foram desenvolvidos protótipos, cujos resultados experimentais concordaram muito bem com os preditos por programas comerciais, que auxiliaram nos seus respectivos projetos. Salienta-se ainda a importância da parte prática desenvolvida neste trabalho, pois as dificuldades e, sobretudo, o desafio que a implementação de uma rede de antenas deste porte representa, apontam para o elevado estágio alcançado pelo Laboratório de Antenas e Propagação (LAP) do ITA.

Este trabalho é parte do estudo sobre antenas para GPS que vem sendo realizado no Laboratório de Antenas e Propagação do Instituto Tecnológico de Aeronáutica, objetivando ampliar os conhecimentos na área de antenas de microfita circularmente polarizadas, para futuras aplicações em redes do tipo phased array. A parte que coube ao presente trabalho contempla a análise de uma rede circularmente polarizada com comutação de feixe e controle de nível de lóbulos secundários, para emprego em um pseudo-satélite GPS. Inicialmente é realizado um estudo para estabelecer o elemento irradiador que deverá compor a rede. Elementos linearmente polarizados, dispostos adequadamente em rede e com alimentação apropriada, são analisados. Além destes, elementos circularmente polarizados são também avaliados. Destes estudos conclui-se pela utilização do elemento quadrado com dupla alimentação. Definido o elemento, realiza-se o projeto do circuito alimentador visando estabelecer as correntes nos elementos irradiadores necessárias para gerar a irradiação circularmente polarizada para a direita. Uma vez estabelecida a estrutura irradiante, inicia-se o processo de síntese da rede através da técnica de multiplicação de diagramas. Como a aplicação desta técnica só é viável em situações particulares que não possibilitam prever o comportamento da irradiação na região traseira da rede, parte-se para realizar a simulação da rede com plano de terra finito. Entretanto, este procedimento mostra-se inviável frente à atual capacidade computacional do LAP. Para viabilizar os cálculos, um método alternativo, capaz de estimar o diagrama de irradiação da rede com plano de terra finito, é proposto. Testes são realizados com uma rede constituída por elementos com cantos truncados, disponível no LAP e desenvolvida em trabalhos anteriores, cujos resultados confirmam a adequação do método proposto. Comprovada a eficácia do método, a síntese da rede com comutação de feixe e controle de nível dos lóbulos secundários é realizada. O trabalho é finalizado com uma proposta para o sistema alimentador da rede sintetizada.

Este trabalho apresenta uma técnica para realização do apontamento do feixe de uma rede de antenas utilizando pulsos aplicados ao caminho de RF dos elementos da rede. A proposta de trabalho está em desenvolver aplicações para redes de antenas do tipo phased array. A inserção dos sinais pulsados no caminho de RF é realizada por um circuito de chaveamento com diodos pin, integrado ao circuito de alimentação. Utiliza-se o conceito de uma estrutura convencional com amostragem do sinal recebido pela rede de antenas para a realização do beamforming em micro-ondas, denominada estrutura MSBF. Para demonstração da técnica proposta foram projetados a rede de antenas, o circuito de alimentação e o gerador de sinais de controle, utilizando-se a tecnologia de microfita nos dois primeiros blocos. Com o auxílio do Ansoft Designer e do HFSS, realizaram-se análises dos circuitos projetados em microfita. Foram construídos protótipos da rede de antenas e do circuito de alimentação e os resultados experimentais foram comparados com as análises realizadas. Para os testes integrados foi projetado e construído um equipamento para gerar os pulsos de controle dos elementos da rede, definidos em módulos com saídas independentes. Este equipamento permite programar parâmetros dos pulsos aplicados, responsáveis pelo apontamento da rede. Por fim, com os protótipos integrados, os diagramas de irradiação da rede de antenas foram medidos em Câmara Anecóica. Os resultados obtidos comprovam experimentalmente a técnica proposta neste trabalho.

este trabalho são analisadas antenas de microfita retangulares, alimentadas por prova de corrente e moldadas sobre superfícies cilíndricas, utilizando-se o modelo da cavidade ressonante e a técnica da transformada dupla de Fourier. Inicialmente, expressões gerais para os campos irradiados por uma abertura eletromagnética em um cilindro perfeitamente condutor e de comprimento infinito são estabelecidas no domínio de Fourier. Formas assintóticas para os campos distantes são também determinadas empregando-se o método da fase estacionária. Os campos eletromagnéticos irradiados por uma antena de microfita retangular conformada sobre uma superfície cilíndrica são determinados usando-se um modelo equivalente constituído por uma rede de quatro fendas retangulares localizadas ao longo de sua circunferência. Diagramas de irradiação para os dois modos dominantes TM10 e TM01 são traçados e discutidos. Utilizando-se a formulação desenvolvida são determinadas expressões para o cálculo da impedância de entrada e da razão axial da onda irradiada pela antena. Equações para a síntese de antenas circularmente polarizadas são também estabelecidas. Um exemplo de aplicação é apresentado para o caso de uma antena operando em 2,25 GHz, que se encontra dentro da faixa alocada para telemetria de veículos espaciais. Em seguida apresenta-se a análise de redes de antenas moldadas em superfícies cilíndricas. O efeito do acoplamento entre duas antenas linearmente polarizadas é estudado através do cálculo da impedância mútua entre dois desses elementos. As expressões para os campos irradiados por redes de antenas conformadas são estabelecidas e diagramas de irradiação são traçados para várias configurações de redes circularmente polarizadas. Experimentos realizados na freqüência de 2,25 GHz são discutidos e seus resultados comparados com a teoria. São apresentadas medidas de impedância de entrada e de diagramas de irradiação para o caso de uma antena retangular circularmente polarizada moldada sobre uma superfície cilíndrica, verificando-se boa concordância entre resultados teóricos e experimentais. O projeto e a medida da impedância de entrada de duas redes circularmente polarizadas conformadas sobre uma superfície cilíndrica são descritos. Fotografias dos protótipos construídos são apresentadas ao longo do trabalho.

O presente trabalho trata do estudo, projeto, desenvolvimento, construção e medida de lentes discretas planares (DLAs). Estes dispositivos atuam como sistemas irradiantes, especialmente com características multi-feixes. A construção destas lentes utiliza tecnologias compatíveis com a fabricação de circuitos impressos, com alguns detalhes que são característicos da área de antenas e circuitos planares. O estudo aborda as equações de projeto e considerações gerais relativas ao atendimento de especificações técnicas preliminares. Foram desenvolvidas duas lentes discretas, uma na frequência de 8GHz (banda X) e outra na frequência de 40GHz (banda Ka- faixa de ondas milimétricas). São apresentados os resultados de medidas destas duas lentes, que comprovam a possibilidade de uso em aplicações multi-feixes, bem como seu efeito de foco, análogo ao observado em lentes óticas comuns. / The object of this work is the study, design, development, fabrication and measurement of discrete lens arrays (DLAs). These devices act as radiant systems, especially with multi-beam characteristics. Their construction follows the same procedures and techniques normally found in printed circuit fabrication, with some further details that are pertinent to the antenna and planar circuit field. This study contains the design equations and general remarks as to fulfill preliminary technical specifications. Two real designs were developed, one in the X-band (8GHz) and another in the millimeter range, Ka band (40GHz). Their respective measurement results are presented, which proved their possible application in multi-beam systems, as well as their focusing effect, which is analogous to that observed in common optical lenses.

Neste trabalho é apresentado um estudo de redes de antenas de microfita circularmente polarizadas, com apontamento de feixe e controle de nível dos lóbulos secundários. A especificação a ser cumprida é a de uma antena de um pseudo-satélite GPS operando na freqüência L1 (1.575,42 MHz). No decorrer do desenvolvimento, são apresentadas importantes ferramentas computacionais de auxílio no projeto de redes de antenas. Inicialmente é descrito o sistema GPS, enfatizando suas vantagens e limitações quanto ao seu emprego na esfera civil. Em seqüência, discute-se a antena de microfita, com foco nas geometrias capazes de cumprir as especificações desejadas. A antena de canto truncado é escolhida, procedendo-se à sua análise e otimização com auxílio dos programas comerciais disponíveis no Laboratório de Antenas e Propagação (LAP) do ITA. Constrói-se o protótipo do elemento irradiador e medições de impedância e diagramas de irradiação são realizadas. Em seguida, faz-se um estudo de redes lineares e planares de antenas isotrópicas segundo a seguinte especificação: apontamento de feixe para uma determinada direção e controle de nível dos lóbulos secundários. As sínteses de diagramas são realizadas utilizando-se o método de Dolph-Tschebyscheff. Com a incorporação do elemento irradiador nas redes projetadas, observa-se o não cumprimento da especificação supracitada, ensejando a busca por algoritmos alternativos. Baseado em um algoritmo disponível na literatura, implementa-se uma ferramenta computacional de síntese de diagramas de redes lineares de antenas de microfita de canto truncado. Com o objetivo de contemplar redes planares, modificações são inseridas no algoritmo original. Resultados são apresentados e discutidos. Durante este procedimento, aproxima-se o diagrama de campo total da antena de microfita quase quadrada por uma função simples do tipo co-senoidal, facilitando a codificação e melhorando o desempenho das ferramentas. Excelentes resultados são apresentados. Por fim, executa-se o projeto completo de uma rede planar capaz de satisfazer as especificações estabelecidas para a antena de um pseudo-satélite GPS que está em desenvolvimento no ITA. Feita a síntese do diagrama de irradiação desejado, é estabelecida uma topologia para os divisores de potência do sistema de alimentação da rede. Duas ferramentas para projeto desses divisores são implementadas, bem como um método desenvolvido para testar os mesmos, agregando rapidez e agilidade ao projeto.

Este trabalho aborda o estudo de redes de antenas de microfita que apresentam características de funcionamento específicas, como desempenho em largura de banda de impedâncias e razão axial, maiores que as habituais, além de baixos níveis de polarização cruzada e lóbulos laterais. Neste contexto, foram realizados projetos de redes, cujas características de funcionamento sugerem que as mesmas apresentam alto desempenho nos parâmetros considerados. Para levar a cabo tais projetos, são utilizadas técnicas de alargamento de banda de impedâncias, controle de nível de polarização cruzada e lóbulos laterais, bem como técnicas de geração de ondas circularmente polarizadas a partir de redes de elementos linearmente polarizados. Problemas, como a deterioração do comportamento dos diagramas com o aumento da largura de banda, comprometimento do nível de lóbulos laterais segundo a geometria da rede e definição de circuitos de alimentação que oferecesse maior estabilidade com a frequência, foram contornados através de técnicas, métodos e procedimentos, desenvolvidos ou aprimorados neste trabalho. Protótipos dos projetos realizados foram construídos e ensaiados, cujos resultados são analisados e comparados aos de simulação.