[pt] Este trabalho aborda o projeto de antenas omnidirecionais de duplorefletores,
onde o refletor principal é obtido a partir de uma geratriz circular. A
antena é composta de refletores circularmente simétricos e concêntricos que são
alimentados por uma corneta cônica coaxial excitada pelo modo TEM para a
produção de polarização vertical. Para realizar este estudo são utilizadas
técnicas de síntese e de análise eletromagnética rigorosa. A técnica de análise
eletromagnética rigorosa é baseada na associação do Método de Casamento de
Modos para representar os campos no interior do alimentador e do Método dos
Momentos para solucionar as equações integrais para o campo elétrico e para o
campo magnético e determinar a corrente elétrica induzidas sobre as paredes
metálicas externas e a amplitude dos modos sobre a abertura da corneta. A
técnica de síntese destas antenas é baseada na aplicação dos princípios da
Ótica Geométrica para modelar o subrefletor que irá produzir uma distribuição de
fase uniforme em uma abertura cônica colocada em frente ao refletor principal
com geratriz circular. O estudo exploratório sobre o desempenho destas antenas
é dividido em três partes. Na primeira, as soluções fornecidas pela síntese ótica
e aproximações para os campos na abertura são utilizadas para identificar
configurações de antenas compactas ou que maximizem o ganho ao longo do
plano horizontal. Entretanto, pode-se obter uma melhor iluminação da área de
cobertura através da inclinação do lobo principal (down tilt). Para reduzir o custo
de fabricação de um conjunto de antenas que atendam diferentes áreas de
cobertura, pode-se utilizar o mesmo refletor principal e modelar os subrefletores para deslocar a direção de máximo do diagrama. Assim, em uma segunda etapa
do estudo paramétrico, são considerados alguns refletores principais, e, para
cada um deles, é obtida uma família de subrefletores modelados para deslocar o
máximo do diagrama no plano vertical. Esta estratégia se torna efetiva na
medida em que o custo de fabricação do subrefletor é menor do que o do refletor
principal. Na terceira parte, utilizando o método híbrido composto pelo Método do
Casamento de Modos e pelo Método dos Momentos, é feito o modelamento da
corneta coaxial TEM com o objetivo de reduzir sua perda de retorno e estender
sua banda de operação. Por fim, ainda utilizando este método híbrido, é feita
uma análise rigorosa das antenas duplo-refletoras propostas neste trabalho,
procurando otimizar o desempenho destas antenas em termos do diagrama de
radiação e da perda de retorno. / [en] This work presents a design study of omnidirectional dual-reflector
antennas, where the main reflector is obtained from a circular generatrix. The
antenna is composed of two concentric circularly symmetric reflectors and it is
fed by a coaxial conical horn excited by TEM mode to produce vertical
polarization. To obtain the subreflector surface, the study employs a GO
synthesis technique to shape the subreflector in order to produce a uniform
phase distribution in a conical aperture placed in front of the main reflector. To
validate the results, it is employed a rigorous electromagnetic analysis technique
based on the association of Mode Matching Technique to represent the fields
inside the horn and Method of Moments to solve the integral equations of electric
and magnetic fields. The solution of Method of Moments yields the induced
electric current on the outer surface of the horn and the amplitude of the modes
on the aperture of the horn. The exploratory study is divided in three parts. First,
by using the GO approximations for the aperture fields, the geometry parameters
are explored to identify compact antenna configurations that maximize the gain
along the horizontal plane. However, a more uniform coverage of the ground can
be obtained by tilting the main lobe. Thus, in a second step of the parametric
study, it is considered a family of designs with the same main reflector and a set
of subreflectors that are designed for different tilt angle of main lobe. This
strategy is effective to reduce the manufacturing costs of a family of antennas
designed to provide different coverage. Third, by using the hybrid method, the TEM coaxial horn is shaped to reduce the return loss and extend its operating
band, and, finally, the overall antennas performance is optimized by controlling
radiation pattern and return loss.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:20767 |
| Date | 29 November 2012 |
| Creators | SANDRO ROGERIO ZANG |
| Contributors | JOSE RICARDO BERGMANN |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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