Método do circuito equivalente aplicado em geometrias anelares para projetos de superfícies complementares seletivas em frequência
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/50961 |
Resumo: | A análise e o projeto desse tipo estrutura são comumente realizados por meio de softwares comerciais que implementam os chamados métodos de onda completa (FWM, Full wave method) que, apesar de apresentarem respostas confiáveis e precisas, demandam um alto esforço computacional, impactando em um maior tempo para a obtenção dos resultados, além de exigirem licença para uso. O modelo do circuito equivalente (ECM, Equivalent circuit model) traz equações aproximadas que, por meio do cálculo de impedâncias relacionadas à geometria da célula unitária, modelam o comportamento de uma FSS no domínio da frequência de forma mais rápida devido à simplicidade das fórmulas que podem ser implementadas em softwares livres em diversas linguagens de programação, exibindo respostas com uma boa concordância quando comparado aos métodos de onda completa. Este trabalho alcançou a otimização do ECM quando aplicado a superfícies seletivas em frequência do tipo abertura formadas por anéis (Simples e duplos), promovendo, de forma inédita na literatura, modelos para tais geometrias. A técnica de algoritmo genético foi utilizada a fim de se obter uma maior eficácia na resposta em frequência, com foco na caracterização da permissividade elétrica relativa efetiva do substrato.Em seguida, foi feita a aplicação do modelo do circuito equivalente para projeto de CFSS, fazendo uso dos modelos propostos de circuito equivalente paras as geometrias em abertura. A escolha de geometrias anelares para CFSS apresentou uma estrutura que une as interessantes características tanto da estrutura cascateada quanto da geometria em si. O estudo se desenvolveu paralelamente com técnicas vindas da teoria de linhas de transmissão, como a Matriz ABCD, para maior eficácia do método. |
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Silva, Bruno Sátiro dahttp://lattes.cnpq.br/7215200571558620http://lattes.cnpq.br/1982228057731254Gomes Neto, AlfredoSilva, José Patrocinio dahttps://orcid.org/0000-0003-1843-7879http://lattes.cnpq.br/5753289728835624Mendonça, Laercio Martins deSilva, Mauricio Weber Benjó daCampos, Antônio Luiz Pereira de Siqueira2023-01-16T20:10:28Z2023-01-16T20:10:28Z2022-02-16SILVA, Bruno Sátiro da. Método do circuito equivalente aplicado em geometrias anelares para projetos de superfícies complementares seletivas em frequência. Orientador: Antônio Luiz Pereira de Siqueira Campos. 2022. 117f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/50961A análise e o projeto desse tipo estrutura são comumente realizados por meio de softwares comerciais que implementam os chamados métodos de onda completa (FWM, Full wave method) que, apesar de apresentarem respostas confiáveis e precisas, demandam um alto esforço computacional, impactando em um maior tempo para a obtenção dos resultados, além de exigirem licença para uso. O modelo do circuito equivalente (ECM, Equivalent circuit model) traz equações aproximadas que, por meio do cálculo de impedâncias relacionadas à geometria da célula unitária, modelam o comportamento de uma FSS no domínio da frequência de forma mais rápida devido à simplicidade das fórmulas que podem ser implementadas em softwares livres em diversas linguagens de programação, exibindo respostas com uma boa concordância quando comparado aos métodos de onda completa. Este trabalho alcançou a otimização do ECM quando aplicado a superfícies seletivas em frequência do tipo abertura formadas por anéis (Simples e duplos), promovendo, de forma inédita na literatura, modelos para tais geometrias. A técnica de algoritmo genético foi utilizada a fim de se obter uma maior eficácia na resposta em frequência, com foco na caracterização da permissividade elétrica relativa efetiva do substrato.Em seguida, foi feita a aplicação do modelo do circuito equivalente para projeto de CFSS, fazendo uso dos modelos propostos de circuito equivalente paras as geometrias em abertura. A escolha de geometrias anelares para CFSS apresentou uma estrutura que une as interessantes características tanto da estrutura cascateada quanto da geometria em si. O estudo se desenvolveu paralelamente com técnicas vindas da teoria de linhas de transmissão, como a Matriz ABCD, para maior eficácia do método.Frequency selective control of the flow of electromagnetic waves makes frequency selective surfaces (FSS) an object of study by scientists in the continuous field of applied electromagnetism. With several possibilities of use in engineering contexts, such FSS is used as a tool to improve the efficiency of antennas, going through selective selective shielding of environments, and even concrete structures, in the detection of variations in bridges, in addition to many others applications. A specific class of FSS are the complementary surfaces, CFSS ( Complementary frequency Selective Surface) that have together very interesting characteristics such as: high angular stability, possibility of combining transmission and/or reflection bands and the application of miniaturization technique in their design. This work achieved the optimization of the ECM when applied to aperture type frequency selective surfaces formed by rings (single and double), promoting, in an unprecedented way in the literature, models for such geometries. The genetic algorithm technique was used in order to obtain greater efficiency in the frequency response, focusing on the characterization of the effective relative electric permittivity of the substrate. The choice of ring geometries for CFSS presented a structure that unites the interesting characteristics of both the cascade structure and the geometry itself. The study was developed in parallel with techniques coming from the theory of transmission lines, such as the ABCD Matrix, for greater effectiveness of the method.Universidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃOUFRNBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICASuperfícies seletivas em frequênciaEstruturas complementaresMétodo do circuito equivalenteOtimizaçãoCFSSECMMétodo do circuito equivalente aplicado em geometrias anelares para projetos de superfícies complementares seletivas em frequênciainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALMetodocircuitoequivalente_Silva_2022.pdfapplication/pdf3183576https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/50961/1/Metodocircuitoequivalente_Silva_2022.pdf837f90e032b0d2e0bb6b179c44bd813aMD51123456789/509612023-01-16 17:11:01.46oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/50961Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-01-16T20:11:01Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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