Projeto e análise de antenas em fenda operando em UHF para nanossatélites

• Autor(a) principal: Facco, Rodrigo
• Data de Publicação: 2019
• 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/4808
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Engenharia de telecomunicações; Antenas; Nanossatélite; Telecomunicações; Telecomunication engeneering; Antennas; Nano-satellite; Telecommunications

O presente trabalho apresenta um estudo para desenvolvimento de antenas para nanossatélites. O cenário considerado para este estudo é o Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais (SBCDA), mantido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). O sistema de transmissão de dados opera com enlace de subida em UHF (do inglês, ultra-high frequency) e com enlace de descida em Banda S (2,26 GHz). O trabalho inicia-se com uma revisão bibliográfica abrangendo antenas para nanossatélites, antenas em fenda e técnicas para miniaturização de antenas. Dentre as referências analisadas, a geometria escolhida para o estudo foi a de fenda impressa. Inicialmente, uma fenda com dimensão de um quarto do comprimento de onda guiado foi analisada. Tal estrutura apresentou diagrama de irradiação bidirecional, o que não é desejado na aplicação em questão. Para contornar esta limitação, essa antena foi instalada em abas articuláveis no nanossatélite e elementos reetores foram adicionados, resultando em um diagrama unidirecional. A polarização circular foi obtida com a instalação de 4 antenas em fenda, rotacionadas sequencialmente de 90°, de modo a formarem uma rede planar. A segunda estrutura analisada foi a antena em fenda com a aplicação de uma técnica de miniaturização por carregamento reativo. O objetivo dessa etapa foi a compactação da estrutura por meio da redução da área utilizada pelo elemento irradiante. Para isso, um estudo de diferentes topologias de antenas utilizando essa técnica foi desenvolvido, considerando-se diferentes dimensões e disposições do desbaste no plano de terra. Os resultados foram avaliados em função da massa, banda operacional, ganho e relação frente-costa. Na etapa seguinte, foi realizada a construção de um protótipo para a validação experimental dos resultados simulados. Para isso, foi escolhido um dos modelos de antena compacta, o qual apresentou os melhores resultados operacionais. Inicialmente, construiu-se um modelo de engenharia de um nanossatélite 8U. Em seguida, um elemento simples foi prototipado e a concordância de seus resultados medidos com as simulações computacionais foi avaliada. Finalmente, um elemento da rede de antenas simulada foi prototipado e instalado na maquete de nanossatélite, com o qual objetivou-se atestar a validade das simulações do conjunto formado pela antena e o nanossatélite.