Análise e construção de um circuito gerador de pulsos UWB para aplicações de radar de penetração de solo

• Autor(a) principal: Jose Olger Vargas Garay
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B4RJQH
• topic: Transistor de junção bipolar; Gerador de pulso UWB; Pulso de Ricker; Radar de penetração de solo; Geradores de pulso; Engenharia elétrica; Transistores bipolares

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um circuito gerador de pulsos UWB (Ultra Wideband) de baixa complexidade e baixo custo para aplicações de Radar de Penetração de Solo (GPR). O problema da escolha do pulso UWB apropriado para aplicações GPR em meios estraticados é abordado, sendo analisados diferentes tipos de pulsos bem como diferentes circuitos geradores de pulsos UWB presentes na literatura. Posteriormente, são propostas e avaliadas duas topologias de circuitos geradores mediante simulações. As topologias empregadas na geração de pulsos consistem em quatro estágios: gerador de onda quadrada, estágio de atrasos, um gerador de pulso triangular e um ltro modulador do pulso. A primeira topologia usa um circuito gerador de pulso triangular baseado no uso de uma porta NAND e a segunda topologia usa um circuito gerador de pulso triangular baseado no uso de uma porta lógica NOR. Como resultado é obtido um pulso gaussiano de curta duração, esse pulso é convertido em um pulso de segunda ordem de derivação usando um ltro modulador do pulso. As arquiteturas dos circuitos propostos no presente trabalho são adaptadas para projetar e construir um circuito eletrônico capaz de gerar pulsos UWB utilizando transistores TBJ com elevada frequência de transição, operando como chave em circuitos lógicos, alcançando tempos de subida e descida da ordem de nanosegundos. A placa de circuito eletrônico foi construída usando substrato FR-4 e componentes discretos. O projeto baseado na porta NAND apresenta um pulso medido sobre uma carga de 50 com duração de 79 ns. O segundo projeto baseado no uso da porta NOR mostra um pulso de segunda ordem de derivação do pulso gaussiano, com largura de 1,47 ns e frequência de repetição do pulso de 2 MHz. Finalmente, o pulso é avaliado de acordo com os requisitos do problema GPR multicamadas.