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Renato Cardoso MesquitaElson Jose da SilvaElson Jose da SilvaRicardo Luiz da Silva AdrianoRodney Rezende SaldanhaFábio Júlio Fonseca Gonçalves2019-08-10T00:55:53Z2019-08-10T00:55:53Z2012-08-30http://hdl.handle.net/1843/BUOS-97NHPCA exigência tecnológica das últimas décadas trouxe a necessidade do desenvolvimento de novos materiais, bem como o interesse em se conhecer as propriedades constitutivas eletromagnéticas daqueles já empregados na ciência e engenharias. Isso acarreta uma busca por maneiras eficientes de se realizarem simulações e medições de como os materiais se comportam ao interagirem com as ondas eletromagnéticas. Atualmente inúmeras aplicações utilizam faixas de espectro na região denominada microondas, em uma busca por aplicações de alta qualidade e precisão. Trabalhar nesta regiãoespectral exige conhecimentos que levam em conta efeitos que, devido às altas frequências, passam a ser signifiativos, mas que poderiam ser simplesmente desprezados em aplicações de baixas frequências. Para avaliação de um sistema que trabalhe na faixa de unidades ou dezenas de GHz, é comum a utilização de analisadores de rede vetorial (VNA), que são equipamentos com um alto poder de processamento e diversas funções embutidas, mas que basicamente, medem as relações (conhecidas como Parâmetros-S ) entre os sinais transmitidos e recebidos em cada uma de suas portas. Em uma aplicação de caracterização de materiais, a ideia geral é utilizar referidos sinais medidos pelo VNA como entrada de um algoritmo que os convertana permissividade elétrica e permeabilidade magnética complexas do material sob teste. Existem maneiras distintas de se projetar um sistema como este, dependendo do interesse em questão. Os métodos de Espaço-Livre são naturalmente adequados às aplicações em materiais absorvedores de radiação eletromagnética (RAM), mas também são importantes em aplicações que não permitem que a amostra do material a ser medido sofra grandes intervenções, ou seja, possuem a vantagem de pouco preparo da amostra, contrastando com outros métodos, que exigem que o material seja bem moldado em dimensões pequenas e precisas. Este trabalho faz uso da teoria eletromagnética (distintamente, circuitos de microondas, teoria de antenas e processamento de sinais ) para o desenvolvimento de um sistema de medição em Espaço-Livre que permite a avaliação das propriedades constitutivas eletromagnéticas de diferentes materiais.Um ambiente de Espaço-Livre tem ruídos devido a diversos motivos. Há então alguns passos necessáios relacionados à calibração do sistema de medição para que se consiga isolar as influências da amostra em medição. Um processo de filtragem, chamado de Time-Domain Gating foi implementado, com o objetivo de se obter Parâetros-S mais limpos.O setup de medição vertical foi projetado para permitir a medição de amostras no formato de placas planas e rígidas. Foram testadas amostras de Teflon (PTFE) e acrílico (PMMA). Levando em conta que métodos de Transmissão e Reflexão (e especialmente o de Espaço-Livre) têm limitações ao se medir materiais com baixa tangente de perda, como os testados, bons resultados foram obtidos para a parte real das propriedades constitutivas eletromagnéticas.The technological demand in the last decades has brought the need for the development of new materials, as well as the importance of knowing the electromagnetic constitutive properties of those already employed in science and engineering. This entails a search for efficient ways to carry out simulations and measurements of the materials behaviour when they interact with electromagnetic waves. Currently many applications use spectrum bands in the region called microwave, in a search for highquality and precision applications. When working in this spectral region it is important to take into account effects that, due to high frequencies, become significant, but that could simply be disregarded in low frequency applications. In order to evaluate a system in the range of units or tens of GHz, it is common to use vector network analyzers (VNA), which are devices with high processing power and several builtin functions. They basically measure the relations (known as S-Parameters) betweenthe transmitted and received signals in each of their ports. In a materials characterization application, the main idea is to use these signals measured by the VNA as input for an algorithm that converts them to the permittivity and permeability of the material under test. There are different ways of designing such a system, depending on the interest in case. The Free-Space methods are naturally suited to applications involving radiation absorbing materials (RAM), but are also important in applications that do not allow that the sample of the material being measured undergoes major interventions, in other words, they have the advantage of little sample preparation, in contrast to other methods thatrequire a precise sample preparation. This work uses the electromagnetic theory (like microwave circuits, antennas theoryand signal processing) to develop a Free-Space measuring system, which permits the evaluation of the electromagnetic constitutive properties of different materials. A Free-Space environment has noises due to various reasons. Then there are some necessary steps related to the calibration of the measurement system to take the influences of only the sample itself. A filtering process, called Time-Domain Gating, wasimplemented in order to get cleaned S-Parameters. The assembled vertical setup was designed to permit the measurement of at andhard slab samples. Teflon (PTFE) and Perspex (PMMA) samples were tested. Taking into account that the Transmission and Reflection methods (and specially the Free-Space method) have limitations while measuring low loss tangent materials, like the ones tested, good results are obtained for the real part of the electromagnetic constitutive properties.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGEngenharia elétricaEngenharia ElétricaMedição das propriedades constitutivas eletromagnéticas de materiais na faixa de 1 a 6 GHz pelo método do espaço livreinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALdissertacao_ppgee_753_fabio_j_f_goncalves.pdfapplication/pdf21959551https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-97NHPC/1/dissertacao_ppgee_753_fabio_j_f_goncalves.pdf1c8aaad51874ed91c9970bb245e1c18cMD51TEXTdissertacao_ppgee_753_fabio_j_f_goncalves.pdf.txtdissertacao_ppgee_753_fabio_j_f_goncalves.pdf.txtExtracted texttext/plain257136https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-97NHPC/2/dissertacao_ppgee_753_fabio_j_f_goncalves.pdf.txtd775dea46ef1b96011ba7ea79e6b4fe4MD521843/BUOS-97NHPC2019-11-14 04:40:06.335oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-97NHPCRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T07:40:06Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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