Sistemas de controle e conformação de diagrama de irradiação para redes de antenas
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UNIPAMPA |
Texto Completo: | http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5284 |
Resumo: | Este trabalho descreve o projeto e a realização de testes práticos de circuitos defasadores e atenuadores para operação em micro-ondas. O trabalho inicia-se com a exposição do contexto e das principais motivações para sua realização. Em seguida, a revisão bibliográfica sobre topologias de circuitos defasadores é apresentada. No capítulo 3, circuitos atenuadores e deslocadores de fase variáveis com quatro bits de controle são apresentados. Esses dispositivos foram inicialmente projetados considerando-se sua integração a um nanossatélite operando em 2,26 GHz. Duas topologias de atenuadores foram testadas: topologia em T e topologia em Π. O projeto foi realizado a partir da análise dos parâmetros de espalhamento (matriz S) dessas estruturas. Os defasadores foram projetados e implementados em duas configurações: defasadores com linhas de transmissão comutadas, baseada em atraso espacial do sinal propagante, e outra baseada em filtros passivos passa-alta e passa-baixa, que são empregados para sintetizar uma linha de transmissão com circuitos T e Π compostos por elementos LC concentrados. Tanto os atenuadores quanto os defasadores apresentaram desempenho experimental semelhante ao predito teoricamente para a maioria dos estados de controle. O defasador com melhor desempenho foi aquele com geometria baseada em linhas comutadas, uma vez que não foi possível controlar completamente a variabilidade dos parâmetros dos componentes LC discretos na frequência de projeto. Por fim, foi considerada uma rede linear de antenas para aplicações em redes sem fio. Para permitir que o feixe principal dessa rede pudesse ser deslocado eletronicamente com simultâneo controle do nível dos lóbulos secundários, o circuito defasador baseado em linhas de transmissão comutada foi otimizado para operação em 2,4 GHz. Para estimar o desempenho dessa rede de antenas sob diversas condições de beamforming, uma heurística baseada em colônia de vaga-lumes foi codificada na forma de um programa de computador. Essa ferramenta foi utilizada para demonstrar que é possível deslocar o feixe principal em uma região angular superior a 50◦ mantendo-se, simultaneamente, o nível dos lóbulos secundários 20 dB abaixo do nível do feixe principal. |
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Heckler, Marcos Vinicio ThomasSilva, Liebert Lemes da2020-12-03T18:50:09Z2020-12-03T18:50:09Z2020-09-11SILVA, Liebert Lemes da. Sistemas de controle e conformação de diagrama de irradiação para redes de antenas. Orientador: Marcos Vinicio Thomas Heckler. 2020. 78 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia de Telecomunicações) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia de Telecomunicações, Alegrete, 2020.http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5284Este trabalho descreve o projeto e a realização de testes práticos de circuitos defasadores e atenuadores para operação em micro-ondas. O trabalho inicia-se com a exposição do contexto e das principais motivações para sua realização. Em seguida, a revisão bibliográfica sobre topologias de circuitos defasadores é apresentada. No capítulo 3, circuitos atenuadores e deslocadores de fase variáveis com quatro bits de controle são apresentados. Esses dispositivos foram inicialmente projetados considerando-se sua integração a um nanossatélite operando em 2,26 GHz. Duas topologias de atenuadores foram testadas: topologia em T e topologia em Π. O projeto foi realizado a partir da análise dos parâmetros de espalhamento (matriz S) dessas estruturas. Os defasadores foram projetados e implementados em duas configurações: defasadores com linhas de transmissão comutadas, baseada em atraso espacial do sinal propagante, e outra baseada em filtros passivos passa-alta e passa-baixa, que são empregados para sintetizar uma linha de transmissão com circuitos T e Π compostos por elementos LC concentrados. Tanto os atenuadores quanto os defasadores apresentaram desempenho experimental semelhante ao predito teoricamente para a maioria dos estados de controle. O defasador com melhor desempenho foi aquele com geometria baseada em linhas comutadas, uma vez que não foi possível controlar completamente a variabilidade dos parâmetros dos componentes LC discretos na frequência de projeto. Por fim, foi considerada uma rede linear de antenas para aplicações em redes sem fio. Para permitir que o feixe principal dessa rede pudesse ser deslocado eletronicamente com simultâneo controle do nível dos lóbulos secundários, o circuito defasador baseado em linhas de transmissão comutada foi otimizado para operação em 2,4 GHz. Para estimar o desempenho dessa rede de antenas sob diversas condições de beamforming, uma heurística baseada em colônia de vaga-lumes foi codificada na forma de um programa de computador. Essa ferramenta foi utilizada para demonstrar que é possível deslocar o feixe principal em uma região angular superior a 50◦ mantendo-se, simultaneamente, o nível dos lóbulos secundários 20 dB abaixo do nível do feixe principal.This work describes the design and test of phase-shifters and attenuator to operate in the microwaves range. The document starts with the presentation of the main motivations for this work. Then, the results of a literature survey about phase-shifter topologies is presented. In chapter 3, attenuators and phase-shifters with four-bit control signals are presented. These devices were initially designed considering their integration into a nano-satellite that operates at 2.26 GHz. Two topologies of attenuators have been tested: one with T-shape and another with Π-shape. The design of such devices has been achieved by considering the scattering parameters (S-matrix). The phase-shifters were designed in two configurations: with switchable transmission lines, based on the propagation delay, and another based on high-pass and low-pass passive filters, which have been used to synthesize a transmission line with the T and Π circuits composed of lumped LC elements. The fabricated attenuators as well as the phase-shifters exhibited similar behavior than the theoretical models for most of the control states. The phase-shifter topology with the best performance was the one based on switchable transmission lines, since it was not possible to control completely th variability of the parameters of the lumped LC components in the design frequency. Finally, a linear antenna array has been considered for wireless local area networks. In order to allow this antenna to steer the main beam electronically whilst controlling the side lobe levels simultaneously, the phase-shifter based on switchable transmission lines has been optimized for operation at 2.4 GHz. In order to assess the performance of this antenna array under different beamforming situations, an heuristic based on the firefly algorithm has been used to generate a computer code. This tool has been employed to demonstrate that it is possible to steer the main beam in an angular region larger than 50◦ whilst still keeping the side lobe levels 20 dB below the level of the main beam.porUniversidade Federal do PampaUNIPAMPABrasilCampus AlegreteCNPQ::ENGENHARIASEngenharia de telecomunicaçõesAntenas (Eletrônica)Telecomunication engeneeringAntennas (Electronics)Sistemas de controle e conformação de diagrama de irradiação para redes de antenasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIPAMPAinstname:Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)instacron:UNIPAMPAORIGINALLiebert Lemes da Silva - 2020.pdfLiebert Lemes da Silva - 2020.pdfapplication/pdf8243893https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/5284/1/Liebert%20Lemes%20da%20Silva%20-%202020.pdf088b9c08e94bfc84f8df77c67ba1793cMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81866https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/5284/2/license.txt43cd690d6a359e86c1fe3d5b7cba0c9bMD52TEXTLiebert Lemes da Silva - 2020.pdf.txtLiebert Lemes da Silva - 2020.pdf.txtExtracted texttext/plain105369https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/bitstream/riu/5284/3/Liebert%20Lemes%20da%20Silva%20-%202020.pdf.txt1a8bf9151bb79bb07a9287091bf84791MD53riu/52842020-12-04 03:05:12.807oai:repositorio.unipampa.edu.br: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ório InstitucionalPUBhttp://dspace.unipampa.edu.br:8080/oai/requestsisbi@unipampa.edu.bropendoar:2020-12-04T06:05:12Repositório Institucional da UNIPAMPA - Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA)false |
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