Desenvolvimento de estruturas integradas de filtros e antenas para aplicações em sistemas de comunicações sem fio

• Autor(a) principal: Minervino, Diego Ramalho
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/19681
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Microfita; Antenas de microfita; Filtros de microfita; Monopolos planares; Filtennas; Comunicações sem fio; UWB

Este trabalho apresenta um estudo da integração de filtros e antenas de microfita, originando dispositivos denominados como filtennas, para aplicações em sistemas de comunicações sem fio. A concepção destas estruturas surgiu da observação de filtennas baseadas na integração entre antenas cornetas e superfícies seletivas de frequência (FSS), usadas na banda X. A opção por estruturas de linhas de microfita para o desenvolvimento de uma nova configuração de filtennas se justifica pela larga aplicação dessas linhas de transmissão, nas últimas décadas, resultando sempre na fabricação de circuitos planares com estruturas leves, de dimensões reduzidas, de baixo custo, fáceis de construir e, principalmente, fáceis de integrar com outros circuitos de micro-ondas. Além disso, a estrutura de antena considerada para a composição das filtennas consiste de um monopolo planar de microfita com a integração de filtros de microfita na linha de alimentação da antena. Em particular, são considerados monopolos elípticos de microfita (que operam em banda ultralarga, UWB) e filtros de microfita (em estruturas com seções associadas em série e/ou acopladas). Além disso, o monopolo de microfita apresenta uma largura de banda adequada e um diagrama de radiação omnidirecional, de tal forma que a sua integração com filtros de microfita resulta na redução da largura de banda, porém com pequenas alterações no diagrama de radiação. Os métodos usados na análise dos monopolos, filtros e filtennas foram os dos elementos finitos e dos momentos, através da utilização dos softwares comerciais Ansoft Designer e Ansoft HFSS, respectivamente. Especificamente, são analisadas as características principais das filtennas, tais como: diagrama de radiação, ganho e largura de banda. Foram projetadas, construídas e medidas, diversas estruturas de filtennas, para fins de validação dos resultados simulados. Também foram utilizadas ferramentas computacionais (CAD) no processo de construção de protótipos dos monopolos planares, dos filtros e das filtennas. Os protótipos foram construídos sobre substratos de fibra de vidro (FR4). As medições foram realizadas no Laboratório de Telecomunicações da UFRN. Foram efetuadas comparações entre resultados simulados e medidos, sendo observada uma boa concordância nos casos considerados