Análise das propriedades dielétricas e da estabilidade térmica da matriz compósita (fno) - (cto) para uso em antenas ressoadoras dielétricas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Queiroz, Stefany Kariny dos Santos de Souza
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU)
Texto Completo: https://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/6729
Resumo: Over the years, the growing development in telecommunications systems has resulted in the need to develop wireless communication technologies using electromagnetic waves. The use of ceramic materials in electrical and electronic systems is becoming more and more constant, as they often provide viable solutions to many of the problems that need to be resolved. Currently, Iron Niobate () has been widely used as a photoanode in converters, gas sensors and electronic devices. Calcium Titanate () has interesting characteristics for technological applications, such as multilayer capacitors, thermistors, dielectric resonators and miniaturization of electronic devices. This work presents the structural and dielectric characterization of composites formed by mixing (FNO) and (CTO), as well as a study on the thermal stability of the new synthesized matrix. The solid state reaction was used to obtain pure FNO and ceramic composites obtained by adding CTO at 20%, 40%, 50% and 80% by weight. X-ray diffraction was used in the structural characterization of these compounds. For the characterization of the dielectric properties, the dielectric permittivity and the loss tangent were measured. A study of the antenna parameters of the samples was also carried out, namely: S11, Smith's Chart and Antenna Gain. Both the dielectric properties and the antenna parameters were obtained through the techniques of Hakki-Coleman, Monopolo and Microstrip Line. Finally, the measurement of the Resonance Frequency Temperature Coefficient (τf) was performed to verify the thermal stability of the material. In the study of this parameter, one looks for materials with the temperature coefficient of the resonance frequency as close to zero as possible, which gives greater thermal stability to the material. It was found that the thermal stability improves with the application of with values ranging from -1293 ppm°C to 850 ppm°C. The 60% concentration of in the sample is the closest to τf equal to zero. In the dielectric characterization, in general, it was observed that the addition of CTO increased the permittivity of the composite matrix and decreased the loss tangent value. The samples working as antennas presented a very satisfactory performance, with a low S11 value and good impedance matching. When compared the measured and simulated results, they showed good agreement and uniformity between them
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This work presents the structural and dielectric characterization of composites formed by mixing (FNO) and (CTO), as well as a study on the thermal stability of the new synthesized matrix. The solid state reaction was used to obtain pure FNO and ceramic composites obtained by adding CTO at 20%, 40%, 50% and 80% by weight. X-ray diffraction was used in the structural characterization of these compounds. For the characterization of the dielectric properties, the dielectric permittivity and the loss tangent were measured. A study of the antenna parameters of the samples was also carried out, namely: S11, Smith's Chart and Antenna Gain. Both the dielectric properties and the antenna parameters were obtained through the techniques of Hakki-Coleman, Monopolo and Microstrip Line. Finally, the measurement of the Resonance Frequency Temperature Coefficient (τf) was performed to verify the thermal stability of the material. In the study of this parameter, one looks for materials with the temperature coefficient of the resonance frequency as close to zero as possible, which gives greater thermal stability to the material. It was found that the thermal stability improves with the application of with values ranging from -1293 ppm°C to 850 ppm°C. The 60% concentration of in the sample is the closest to τf equal to zero. In the dielectric characterization, in general, it was observed that the addition of CTO increased the permittivity of the composite matrix and decreased the loss tangent value. The samples working as antennas presented a very satisfactory performance, with a low S11 value and good impedance matching. When compared the measured and simulated results, they showed good agreement and uniformity between themAo longo dos anos, o crescente desenvolvimento nos sistemas de telecomunicações resultou na necessidade de desenvolver tecnologias de comunicação sem fio por meio de ondas eletromagnéticas. O uso de materiais cerâmicos em sistemas elétricos e eletrônicos vem sendo cada vez mais constante, dado que frequentemente proporcionam soluções viáveis para muitos dos problemas que precisam ser resolvidos. Atualmente, o Niobato de Ferro () tem sido amplamente utilizado como fotoânodo em conversores, sensores a gás e em dispositivos eletrônicos. Já o Titanato de Cálcio () possui características interessantes para aplicações tecnológicas, como capacitores multicamadas, termistores, ressoadores dielétricos e miniaturização de dispositivos eletrônicos. Este trabalho apresenta a caracterização estrutural e dielétrica de compósitos formados pela mistura de (FNO) e (CTO), como também um estudo sobre a estabilidade térmica da nova matriz sintetizada. A reação em estado sólido foi utilizada para obter o FNO puro e compósitos cerâmicos obtidos pela adição de CTO em 20%, 40%, 50% e 80% em peso. A difração de raios-X foi utilizada na caracterização estrutural desses compostos. Já para a caracterização das propriedades dielétricas, foi medida a permissividade dielétrica e a tangente de perdas. Também foi realizado um estudo dos parâmetros de antenas das amostras, sendo eles: S11, Carta de Smith e Ganho da antena. Tanto as propriedades dielétricas como os parâmetros de antenas foram obtidos através das técnicas de Hakki-Coleman, Monopolo e Linha de Microfita. Por fim, realizou-se a medição do Coeficiente de Temperatura da Frequência de Ressonância (τf), para verificar a estabilidade térmica do material. No estudo desse parâmetro, procuram-se materiais com o coeficiente de temperatura da frequência de ressonância o mais próximo de zero possível, o que confere maior estabilidade térmica ao material. Foi verificado que a estabilidade térmica melhora com a aplicação de com valores variáveis entre −1293 ppm°C a 850 ppm°C. A concentração de 60% de na amostra é a que mais se aproxima do τf igual a zero. Na caracterização dielétrica, de forma geral, observou-se que a adição de CTO aumentou a permissividade da matriz compósita e diminuiu o valor de tangente de perdas. As amostras funcionando como antenas, apresentaram um desempenho bastante satisfatório, apresentando baixo valor de S11 e bom casamento de impedância. Quando comparados os resultados medidos e simulados, apresentaram boa concordância e uniformidade entre siCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Federal Rural do Semi-ÁridoBrasilCentro de Engenharias - CEUFERSAPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaQueiroz Júnior, Idalmir de Souza63510731468http://lattes.cnpq.br/8047604543096116Sombra, Antônio Sérgio Bezerra11420618334http://lattes.cnpq.br/6034251420222926Silva, Isaac Barros Tavares da09660918410http://lattes.cnpq.br/7304355962395872Silva, Ronaldo Santos da96979941534http://lattes.cnpq.br/4548331237405072Queiroz, Stefany Kariny dos Santos de Souza2021-12-06T16:37:32Z2021-10-072021-12-06T16:37:32Z2021-07-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfQueiroz (2021) (QUEIROZ, 2021)https://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/6729porQUEIROZ, Stefany Kariny dos Santos de Souza. Análise das propriedades dielétricas e da estabilidade térmica da matriz compósita (fno) - (cto) para uso em antenas ressoadoras dielétricas. 2021. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica), Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró, 2021.CC-BY-SAhttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU)instname:Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA)instacron:UFERSA2023-10-30T20:27:18Zoai:repositorio.ufersa.edu.br:prefix/6729Repositório Institucionalhttps://repositorio.ufersa.edu.br/PUBhttps://repositorio.ufersa.edu.br/server/oai/requestrepositorio@ufersa.edu.br || admrepositorio@ufersa.edu.bropendoar:2023-10-30T20:27:18Repositório Digital da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (RDU) - Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA)false
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