Antenas bioinspiradas em plantas para recuperação de energia eletromagnética do ambiente.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/20209 |
Resumo: | A fim de alimentar sistemas de baixo consumo, uma alternativa às baterias convencionais é a recuperação de energia, que consiste em converter formas de energia já existentes na natureza em energia elétrica. Este trabalho visa a implementação de antenas para sistemas rectena, que recuperam energia eletromagnética na forma de ondas e a convertem em tensão CC. Para tal, foram estudadas geometrias de antenas bioinspiradas obtidas por meio da superfórmula de Gielis, que permite descrever contornos naturais. Além disso, foram feitas medições de potência eletromagnética no ambiente para a faixa de 1 a 4 GHz em ambientes internos e externos para identificar as faixas de frequência que concentram as maiores parcelas de potência. A partir dos máximos valores medidos, foram propostas três antenas bioinspiradas para serem usadas em sistemas rectenas: flor de framboesa, tulipa e flor anêmona. As topologias foram simuladas no software HFSS e testadas com analisador vetorial de rede. Em seguida, testes foram feitos com analisador de espectro para cada antena, a fim de verificar o correto funcionamento delas como elementos recuperadores de energia. A adequabilidade das antenas propostas para tais sistemas é confirmada pelos resultados experimentais. |
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Antenas bioinspiradas em plantas para recuperação de energia eletromagnética do ambiente.Bio-inspired antennas in plants to recover electromagnetic energy from the environment.Antenas bioinspiradasRecuperação de energia eletromagnética do ambienteMedição de potência eletromagnéticaAntenas planaresBioinspired antennasRecovery of electromagnetic energy from the environmentElectromagnetic power measurementPlanar antennasEngenharia Elétrica.A fim de alimentar sistemas de baixo consumo, uma alternativa às baterias convencionais é a recuperação de energia, que consiste em converter formas de energia já existentes na natureza em energia elétrica. Este trabalho visa a implementação de antenas para sistemas rectena, que recuperam energia eletromagnética na forma de ondas e a convertem em tensão CC. Para tal, foram estudadas geometrias de antenas bioinspiradas obtidas por meio da superfórmula de Gielis, que permite descrever contornos naturais. Além disso, foram feitas medições de potência eletromagnética no ambiente para a faixa de 1 a 4 GHz em ambientes internos e externos para identificar as faixas de frequência que concentram as maiores parcelas de potência. A partir dos máximos valores medidos, foram propostas três antenas bioinspiradas para serem usadas em sistemas rectenas: flor de framboesa, tulipa e flor anêmona. As topologias foram simuladas no software HFSS e testadas com analisador vetorial de rede. Em seguida, testes foram feitos com analisador de espectro para cada antena, a fim de verificar o correto funcionamento delas como elementos recuperadores de energia. A adequabilidade das antenas propostas para tais sistemas é confirmada pelos resultados experimentais.In order to power low-consumption systems, an alternative to conventional batteries is energy harvesting, which consists in converting energy forms that already exist in nature in electric energy. This work aims at the implementation of antennas for rectenna systems, which harvest electromagnetic energy from waves and convert them in DC voltage. In order to do so, bio-inspired shapes for antennas were studied using Gielis’ superformula, which allows the mathematical description of natural contours. Furthermore, electromagnetic power in the environment was measured for the frequency band between 1 and 4 GHz in indoor and outdoor environments in order to identify the frequency bands that concentrate the biggest amount of energy. From the maximum measured values, three bio-inspired antennas were proposed to be used in rectennas: raspberry flower, tulip and anemone flower. The topologies were simulated in HFSS software and tested with vector network analyzer. Then, for each proposed antenna, tests were performed with spectrum analyzer, in order to verify their good operation when used as power harvesting element. Experimental results confirm their suitability for such systems.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGFREIRE, Raimundo Carlos Silvério.FREIRE, R. C. S.http://lattes.cnpq.br/4016576596215504SERRES, Alexandre Jean René.SERRES, A. J. R.LUCIANO, Benedito Antonio.LUCIANO, B. A.GURJÃO, Edmar Candeia.GURJÃO, E. C.ALBUQUERQUE, Túlio Chaves de.2016-10-182021-07-22T20:34:54Z2021-07-222021-07-22T20:34:54Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/20209ALBUQUERQUE, Túlio Chaves de. Antenas bioinspiradas em plantas para recuperação de energia eletromagnética do ambiente. 2016. 81f. (Dissertação de Mestrado) Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2016. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/20209porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2021-07-22T20:35:37Zoai:localhost:riufcg/20209Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512021-07-22T20:35:37Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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