Análise e projeto de antenas patch de microfita com substrato inspirado em arranjo EBG
After decades of the first publications on microstrip antennas, research and applications continue to expand. This is the consequence of several of its attractive features, especially the possibility of mounting in the same plane of the transceiver circuits. It turns out that this advantage cause...
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| Autor principal: | |
|---|---|
| Outros Autores: | |
| Formato: | doctoralThesis |
| Idioma: | pt_BR |
| Publicado em: |
Brasil
|
| Assuntos: | |
| Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27936 |
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Repositório Institucional |
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Antena de microfita Substrato EBG Substrato impresso 3D Rede Neural Artificial Equacionamento EBG CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
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Antena de microfita Substrato EBG Substrato impresso 3D Rede Neural Artificial Equacionamento EBG CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Andrade, Betoven Oliveira de Análise e projeto de antenas patch de microfita com substrato inspirado em arranjo EBG |
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After decades of the first publications on microstrip antennas, research and applications
continue to expand. This is the consequence of several of its attractive features,
especially the possibility of mounting in the same plane of the transceiver circuits. It
turns out that this advantage causes some problems, for example, the waves produced
by the circuits reflect and refract inside the substrate, since it has different refractive
indexes, which causes surface currents in the earth plane, leading to a bandwidth
narrower and also at lower radiation efficiency and low gain, since some of the energy
is wasted. To solve such undesirable characteristics, several techniques have been
investigated and employed, one of the most promising being the use of Electromagnetic
Band-Gap (EBG) substrates. The EBG materials are periodic structures in a dielectric or
conductive material. They propagate the electromagnetic waves at a frequency specific
to all states of polarization and angles of incidence, offering pass-band and stop-band
characteristics. Studies of new structures, techniques and equations for EBG materials
in the form of periodic holes in the substrate are presented in this thesis. The objectives
of this work consist of the following topics: (i) proposition of new antennas, including
antennas with 3D printed substrates; (ii) proposal of antenna design, by means of
adequate techniques of holes that result in the non-displacement of frequency, usually
caused by change in the permittivity after insertion of the holes; (iii) proof that different
geometric shapes of holes are not related to the variation of the resonance frequency;
(iv) verifying that a nonconventional (non-cylindrical) geometry can promote efficiency
improvements in design time; (v) application of an artificial neural network capable of
improving the time to obtain return losses; (vi) proposition of low-cost techniques for
the development of antennas with EBG substrate. The methodology of the research,
theoretical reference and the analyze cited are presented throughout the work. The
validations of the study proposals are presented through simulation results and
prototype measurements. |
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Mendonça, Laercio Martins de |
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Mendonça, Laercio Martins de Andrade, Betoven Oliveira de |
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ri-123456789-279362019-11-24T05:17:21Z Análise e projeto de antenas patch de microfita com substrato inspirado em arranjo EBG Andrade, Betoven Oliveira de Mendonça, Laercio Martins de D'Assunção, Adaildo Gomes Campos, Antonio Luiz Pereira de Siqueira Silva, José Patrocinio da Andrade, Humberto Dionisio de Araújo, Wellington Candeia de Antena de microfita Substrato EBG Substrato impresso 3D Rede Neural Artificial Equacionamento EBG CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA After decades of the first publications on microstrip antennas, research and applications continue to expand. This is the consequence of several of its attractive features, especially the possibility of mounting in the same plane of the transceiver circuits. It turns out that this advantage causes some problems, for example, the waves produced by the circuits reflect and refract inside the substrate, since it has different refractive indexes, which causes surface currents in the earth plane, leading to a bandwidth narrower and also at lower radiation efficiency and low gain, since some of the energy is wasted. To solve such undesirable characteristics, several techniques have been investigated and employed, one of the most promising being the use of Electromagnetic Band-Gap (EBG) substrates. The EBG materials are periodic structures in a dielectric or conductive material. They propagate the electromagnetic waves at a frequency specific to all states of polarization and angles of incidence, offering pass-band and stop-band characteristics. Studies of new structures, techniques and equations for EBG materials in the form of periodic holes in the substrate are presented in this thesis. The objectives of this work consist of the following topics: (i) proposition of new antennas, including antennas with 3D printed substrates; (ii) proposal of antenna design, by means of adequate techniques of holes that result in the non-displacement of frequency, usually caused by change in the permittivity after insertion of the holes; (iii) proof that different geometric shapes of holes are not related to the variation of the resonance frequency; (iv) verifying that a nonconventional (non-cylindrical) geometry can promote efficiency improvements in design time; (v) application of an artificial neural network capable of improving the time to obtain return losses; (vi) proposition of low-cost techniques for the development of antennas with EBG substrate. The methodology of the research, theoretical reference and the analyze cited are presented throughout the work. The validations of the study proposals are presented through simulation results and prototype measurements. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Após algumas décadas das primeiras publicações sobre antenas de microfita, as pesquisas e aplicações continuam em expansão. Isso é consequência de várias de suas características atrativas, sobretudo a possibilidade de montagem no mesmo plano dos circuitos transceptores. Acontece que essa vantagem acarreta alguns problemas, como por exemplo, as ondas produzidas pelos circuitos refletem e refratam no interior do substrato, já que esse possui diferentes índices de refração, o que ocasiona correntes superficiais no plano de terra, levando a uma largura de banda estreita e também a uma menor eficiência de radiação e baixo ganho, já que parte da energia é desperdiçada. Para resolver tais características indesejáveis, várias técnicas têm sido investigadas e empregadas, sendo uma das mais promissoras o uso de substratos EBG (Electromagnetic Band-Gap). EBG são estruturas periódicas em material dielétrico ou condutivo. Elas propagam as ondas eletromagnéticas em uma frequência específica para todos os estados de polarização e ângulos de incidência, oferecendo características passa-banda e rejeita-banda. Estudos de novas estruturas, técnicas e equacionamentos voltados aos materiais EBG na forma de furos periódicos no substrato são apresentados nesta tese. Os objetivos deste trabalho consistem nos seguintes tópicos: (i) proposição de novas antenas, inclusive antenas com substratos impressos 3D; (ii) proposição de projeto de antenas, através de técnicas adequadas de furos que resultam no nãodeslocamento de frequência, ocasionados geralmente por alteração na permissividade após a inserção dos furos; (iii) comprovação de que diferentes formas geométricas de furos não estão relacionadas à variação da frequência de ressonância; (iv) comprovação de que uma geometria não-convencional (não-cilíndrica) pode promover melhorias de eficiência no tempo de projeto; (v) aplicação de uma rede neural artificial capaz de melhorar o tempo de obtenção das perdas de retorno; (vi) proposição de técnicas de baixo custo para o desenvolvimento de antenas com substrato EBG. Metodologia da pesquisa, referencial teórico e as análises citadas são apresentadas ao longo da tese. As validações das propostas dos estudos são apresentadas através de resultados de simulação e medição de protótipos. 2019-11-19T20:29:21Z 2019-11-19T20:29:21Z 2019-07-26 doctoralThesis ANDRADE, Betoven Oliveira de. Análise e projeto de antenas patch de microfita com substrato inspirado em arranjo EBG. 2019. 103f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27936 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO |