Projeto e análise de sensores planares de microondas para caracterização dielétrica de materiais

• Autor(a) principal: Soares, Elvis Ferreira
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52243
• topic: Ressoador; Complementary Split-ring Resonador; Interdigital Capacitor; Sensor Planar

A evolução da tecnologia, tornando a medição da permissividade de um material cada vez mais importante para o projeto de antenas. Dessa forma, este trabalho apresenta o projeto e desenvolvimento de três sensores planares (em tecnologia de microfita) nas faixas de frequência de microondas com finalidade de caracterização dielétrica de materiais. Este trabalho trata-se de uma pesquisa de caráter exploratória, pois as medições foram feitas por meio de ensaios experimentais. As três antenas são construídas em substrato Epoxy FR-4 com espessura de 1,57 mm e permissividade relativa () de 4,4. As três antenas possuem seu patch bio-inspirado em formato da flor de tulipa, sendo a antena 1 formada pelo patch referência e as outras duas antenas, patch com elemento ressonador CSRR (Complementary Split-ring Resonator) e IDC (Interdigital Capacitor). Estas inserções na geometria da antena patch são feitas com o objetivo de aumentar a sensibilidade do sensor. As antenas são alimentadas por uma linha de transmissão de microfita. Os projetos e simulações são realizados utilizando o software Ansoft HFSS. Com o intuito de validar o projeto e investigar o comportamento em frequência, protótipos das antenas foram construídos e medidos. Como amostras de materiais para caracterização, neste trabalho foram utilizados quatro materiais dielétricos diferentes, sendo eles RT/duroid, Epoxy FR-4, RO3006 e RO3010. Nas medições as amostras foram posicionadas no centro e acima do elemento patch de cada antena proposta. Após a configuração do experimento, foram feitas medições para determinar a permissividade elétrica das amostras com base na variação da frequência de ressonância da antena em cada caso. Foi comparado a sensibilidade do sensor referência (sem elemento ressoador) com sensor baseado nos ressoadores CSRR e um IDC. Os resultados do experimento mostraram que a sensibilidade medida do sensor CSRR é 1.3422 a 1.4416 vezes maior do que o sensor referência para as quatro amostras com permissividade dielétrica variando 1 a 10.2.