Influência da geometria dos elementos metálicos na miniaturização de condutores magnéticos artificiais com aplicações em antenas

• Autor(a) principal: Welyson Tiano dos Santos Ramos
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/30270
• topic: Antenas; Condutores magnéticos artificiais; Metamateriais; Metassuperfícies; Superfície seletivas em frequência; Engenharia elétrica; Antenas; Metamateriais

Neste trabalho apresenta-se o estudo de condutores magnéticos artificiais (AMC) sem vias para aplicação em antenas. O método de elementos finitos foi utilizado, por meio do software comercial COMSOL MULTIPHYSICS, para obter os resultados desta tese. A realização deste trabalho foi dividida em duas etapas que avaliam no primeiro momento como a geometria das inclusões metálicas modifica a frequência de ressonância do AMC, seguida de estudos sobre o acoplamento entre antena e o AMC devido às diferentes formas geométricas das inclusões metálicas. Na primeira etapa deste trabalho, diferentes formas geométricas foram analisadas. Como contribuição, observou-se que a redução na frequência de ressonância do AMC está associada ao aumento no comprimento efetivo das inclusões metálicas, desde que esse aumento no comprimento efetivo ocorra na mesma direção de polarização da onda incidente. Pautado nessa observação, a geometria meander line foi estudada e comparada a um patch quadrado utilizado como referência. Nesse contexto, outra contribuição refere-se à observação de uma redução na razão entre a primeira e a segunda frequência de ressonância do AMC e o aparecimento de diferentes bandas de operação, dependendo do número de meandros utilizados. De modo semelhante, ao utilizar a geometria meander line em elementos condutores de superfícies seletivas em frequência a miniaturização e o surgimento de diferentes bandas de operação também foram observados. Na segunda parte deste trabalho é desenvolvido um estudo sobre a interação entre antenas e AMC. Duas antenas são avaliadas, um dipolo e uma bowtie. Para os planos terra AMC, quatro geometrias são analisadas, incluindo a quadrada, circular, bowtie e a forma em U. As células unitárias são projetadas para a mesma frequência de operação. Nesta etapa, como contribuição, observou-se que, devido à forma do remendo metálico, a direção do ganho máximo no plano H pode ser rotacionada. Além disso, uma melhoria na largura de feixe de meia potência (HPBW) da antena é reportada. Ainda, o ganho, HPBW e a relação frente-costa dependem da posição da antena sobre o AMC e do número de células unitárias presente na matriz AMC. Os resultados sugerem que uma escolha cuidadosa da geometria do elemento condutor em um AMC, para aplicações de antena, é de fundamental importância. Palavras-chaves: Antenas, condutores magnéticos artificiais, metamateriais, metassuperfícies, superfície seletivas em frequência.