Expansão em multipolos esféricos no domínio do tempo aplicada à transformação campo próximo-campo distante

• Autor(a) principal: Franz Müller Eduardo Camilo
• 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-B3GGB6
• topic: Análise estatística; Expansão em multipolos esféricos; Análise eletromagnética no domínio do tempo; Antenas de banda ultra larga (UWB); Transformada de campo próximo-campo distante; Programação paralela MPI; Redução de dados de entrada; FDTD; Simulação de antenas impressas; Harmônicos esféricos; Estatistica Analise; Engenharia elétrica; Harmônicos esféricos

Este trabalho consiste de várias análises, testes e estudos que visam gerar conhecimento e meios úteis para acelerar a execução computacional da transformada de campo próximo para campo distante baseada na expansão em multipolos esféricos no domínio do tempo. Inicialmente, uma vasta e minuciosa revisão bibliográca com observações práticas e comentários sobre o método foram elaborados. As correntes superciais calculadas pelo método FDTD (do inglês Finite-Dierence Time-Domain) na região do campo próximo de uma antena foram utilizadas como argumento de entrada. Deste modo, diversos parâmetros do FDTD e da transformada por multipolos foram testados com o objetivo de se obter sua convergência mediante maior eciência em termos de custo computacional. Além disso, a implementação de programação paralela MPI (do inglês Message-Passing Interface) permitiu acelerar signicativamente a execução do programa. As antenas de teste adotadas foram um dipolo de meia-onda em 10 GHz e, posteriormente, uma antena impressa quasi-yagi de dupla banda. Como uma de suas contribuições práticas principais, este trabalho desenvolveu uma técnica de análise estatística aplicada à redução de dados de entrada da transformada, que poderia possibilitar a eliminação de iterações que agregam precisão desprezível ou nula ao resultado nal. A análise estatística permitiu a geração de diagramas precisos com redução de dados de 90% para o dipolo de meia-onda e de 60% para a antena quasi-yagi. Por sua vez, as equações que fornecem as amplitudes de cada multipolo da expansão são responsáveis por praticamente todo o custo computacional do método. Foi descoberto neste trabalho que as parcelas que compõem os somatórios destas equações possuem padrões de recorrência entre os valores assumidos a cada iteração. Esta característica possibilitaria a eliminação de iterações com parcelas recorrentes além de permitir a aplicação das técnicas de redução de dados com mais eciência. Embora a análise estatística desenvolvida e os padrões de recorrência observados não tenham sido aplicados na prática à redução do custo computacional, eles apresentaram evidências de serem meios promissores na eliminação de iterações desnecessárias e, consequentemente, na redução do custo computacional da transformada para campo distante por multipolos esféricos no domínio do tempo.