Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência : fabricação e caracterização

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lemos, Diego Neves de, 1997-
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/18071
Resumo: Orientador: Leandro Tiago Manêra
id UNICAMP-30_f9df79a81f6441f7dd1ec6a6fe2fd11b
oai_identifier_str oai::1389833
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência : fabricação e caracterizaçãoLow-cost prototyping of flexible frequency-selective surfaces : fabrication and characterizationSuperfícies seletivas em frequênciaBlindagem - EletromagnéticaRádio definido por softwareOndas eletromagnéticas - PolarizaçãoFrequency-selective surfacesShielding - ElectromagneticSoftware-defined radioElectromagnetic waves - PolarizationOrientador: Leandro Tiago ManêraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Com o aumento exponencial de componentes eletrônicos que realizam funções cruciais em sistemas sensíveis a falhas, torna-se um grande desafio garantir o correto funcionamento desses dispositivos quando esses são expostos à interferência em um ambiente eletromagnético cada vez mais complexo. Nesse contexto, as Superfícies Seletivas em Frequência (FSSs, sigla em inglês para Frequency-Selective Surfaces) são uma promissora alternativa à técnicas tradicionais de blindagem, pois FSSs permitem uma modificação inteligente do meio de propagação. Dados os mais diversos cenários de aplicação, as FSSs mecanicamente flexíveis são a opção mais versátil, pois elas podem se adaptar ao formato que for preciso. A produção de protótipos de FSSs, especialmente de FSSs flexíveis, é um processo financeiramente custoso. Em muitos casos, é necessário um investimento inicial alto em equipamentos para fabricação e caracterização, além de custos frequentes com materiais. Portanto, para disseminar a pesquisa nessa área fundamental para tecnologias emergentes, é necessário reduzir os custos de prototipagem. Este trabalho aborda essa necessidade de duas maneiras. Primeiramente, foram apresentados e discutidos dois métodos para fabricação de baixo custo de FSSs flexíveis com trilhas em alumínio e substrato em plástico transparente. Para demonstrar a aplicabilidade de tais métodos, inicialmente foram projetadas e fabricadas FSSs cilíndricas que operam como filtros rejeita-faixa e passa-faixa em 2,4 GHz. No caso das FSSs fabricadas com o método proposto aqui, a faixa de rejeição (transmissão inferior à -10 dB) foi de 2,17 a 2,73 GHz e a faixa de passagem (transmissão superior à -3 dB) foi de 2,16 a 2,51 GHz. Em uma segunda demonstração, foi projetada e fabricada uma FSS que bloqueia ondas com polarização vertical (TE) em 2,4 GHz e ondas com polarização horizontal (TM) em 5,8 GHz. Na banda de 2,4 a 2,485 GHz, ondas TE são bloqueadas (transmissão inferior à -15 dB) e ondas TM são transmitidas (transmissão superior à -0,3 dB). Por outro lado, ondas TE são transmitidas (transmissão superior à -0,7 dB) e ondas TM são bloqueadas (transmissão inferior à -15 dB) na banda de 5,725 a 5,875 GHz. Por fim, foi proposto o uso de rádios definidos por software para a caracterização experimental de FSSs, pois esses dispositivos são muito mais baratos que equipamentos comumente utilizados. Além de apresentar a implementação da configuração de testes proposta, este texto traz um exemplo de validação experimental, no qual a FSS seletiva em polarização descrita acima foi novamente caracterizada em bancada. Foram comparadas as medidas de transmissão obtidas com a configuração proposta e com uma configuração de referência, sendo essa composta por gerador de sinais e analisador de espectro comerciais. A máxima diferença de transmissão obtida com ambos os métodos foi de 1,84 dB, enquanto que a diferença quadrática média observada foi tão baixa quanto 0,07 dB. Portanto, com os resultados positivos obtidos, considera-se que este trabalho é um passo importante em direção à democratização da pesquisa em superfícies flexíveis seletivas em frequência, tanto em aspesctos de fabricação quanto de caracterização dessas superfíciesAbstract: With the exponential multiplication of electronic components that perform crucial functions for safety-sensitive systems, it is challenging to ensure the correct operation of those devices when exposed to interference in such a complex electromagnetic environment. In this context, Frequency-Selective Surfaces (FSSs) are a promising alternative to traditional shielding approaches, because FSSs allow an intelligent modification of the propagation environment. Given all possible application scenarios, mechanically flexible FSSs are the most versatile option, since they can conform to many different shapes. The FSS prototyping process, especially for flexible FSSs, is expensive. In many cases, an enormous initial investment in equipment for fabrication and characterization is necessary, together with frequent expenditure on materials. Therefore, reducing prototyping costs is essential to popularize research on such a relevant topic for emergent technologies. This work addressed the problem in two ways. First, we presented and discussed two low-cost methods for fabricating flexible FSSs composed of aluminum tracks and plastic substrates. To exemplify the applicability of those methods, we initially proposed and fabricated cylindrical FSSs that work as stopband and passband filters at 2.4 GHz. For the FSSs fabricated with the method proposed here, the rejection band (transmission below -10 dB) of the stopband FSS was from 2.17 to 2.73 GHz, while the pass band (transmission above -3 dB) of the passband FSS was from 2.16 to 2.51 GHz. In a second demonstration, we proposed and fabricated an FSS that blocks vertically polarized (TE) waves at 2.4 GHz and horizontally polarized (TM) waves at 5.8 GHz. From 2.4 to 2.485 GHz, TE waves are blocked (transmission below -15 dB) and TM waves are transmitted (transmission above -0.3 dB). On the other hand, TE waves are transmitted (transmission above -0.7 dB) and TM waves are blocked (transmission below -15 dB) in the range from 5.725 to 5.875 GHz. Finally, we proposed the application of software-defined radios for characterizing FSSs, because these devices are much more accessible than the equipment usually employed. Besides presenting the implementation of the proposed setup, we also discussed an experimental validation, where we made a new characterization of the polarization selective surface described above. We compared the proposed setup with another composed of a commercial signal generator and a commercial spectrum analyzer. The maximum measured difference in transmission between the setups was 1.84 dB, while the mean squared difference was as low as 0.07 dB. Therefore, given the positive results on aspects of fabrication and characterization, we believe this work is a step towards democratizing the research on flexible FSSsAbertoMestradoTelecomunicações e TelemáticaMestre em Engenharia ElétricaFuncamp27192.02.01/2020.1100[s.n.]Manêra, Leandro Tiago, 1977-Pagan, Cesar Jose BonjuaniCapovilla, Carlos EduardoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASLemos, Diego Neves de, 1997-20242024-02-08T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (96 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/18071LEMOS, Diego Neves de. Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência: fabricação e caracterização. 2024. 1 recurso online (96 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/18071. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1389833Cover: https://repositorio.unicamp.br/capa/capa?codigo=1389833Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-06-11T11:23:55Zoai::1389833Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2024-06-11T11:23:55Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência : fabricação e caracterização
Low-cost prototyping of flexible frequency-selective surfaces : fabrication and characterization
title Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência : fabricação e caracterização
spellingShingle Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência : fabricação e caracterização
Lemos, Diego Neves de, 1997-
Superfícies seletivas em frequência
Blindagem - Eletromagnética
Rádio definido por software
Ondas eletromagnéticas - Polarização
Frequency-selective surfaces
Shielding - Electromagnetic
Software-defined radio
Electromagnetic waves - Polarization
title_short Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência : fabricação e caracterização
title_full Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência : fabricação e caracterização
title_fullStr Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência : fabricação e caracterização
title_full_unstemmed Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência : fabricação e caracterização
title_sort Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência : fabricação e caracterização
author Lemos, Diego Neves de, 1997-
author_facet Lemos, Diego Neves de, 1997-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Manêra, Leandro Tiago, 1977-
Pagan, Cesar Jose Bonjuani
Capovilla, Carlos Eduardo
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Lemos, Diego Neves de, 1997-
dc.subject.por.fl_str_mv Superfícies seletivas em frequência
Blindagem - Eletromagnética
Rádio definido por software
Ondas eletromagnéticas - Polarização
Frequency-selective surfaces
Shielding - Electromagnetic
Software-defined radio
Electromagnetic waves - Polarization
topic Superfícies seletivas em frequência
Blindagem - Eletromagnética
Rádio definido por software
Ondas eletromagnéticas - Polarização
Frequency-selective surfaces
Shielding - Electromagnetic
Software-defined radio
Electromagnetic waves - Polarization
description Orientador: Leandro Tiago Manêra
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024
2024-02-08T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/18071
LEMOS, Diego Neves de. Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência: fabricação e caracterização. 2024. 1 recurso online (96 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/18071. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/18071
identifier_str_mv LEMOS, Diego Neves de. Prototipagem de baixo custo de superfícies flexíveis seletivas em frequência: fabricação e caracterização. 2024. 1 recurso online (96 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/18071. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1389833
Cover: https://repositorio.unicamp.br/capa/capa?codigo=1389833
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (96 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189198364672000

Registros relacionados