Modelagem de bobinas bifilares no formato espiral plano quadrado simétrico em aberto

• Autor(a) principal: Silva, Denivaldo Pereira da
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3850
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::TRANSDUTORES PARA APLICACOES BIOMEDICAS; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO::MEDIDAS ELETRICAS; Bobinas; Ressonância; Circuitos elétricos; Impedância (Eletricidade); Electric coils; Resonance; Electric circuits; Impedance (Electricity); Engenharia Elétrica

A partir da década de 1990, pesquisas sobre a modelagem de bobinas espirais planas (PSC) foram impulsionadas, principalmente, seguindo uma tendência de mercado que, paulatinamente, exigia a fabricação de dispositivos passivos cada vez mais compactos para aplicações em tecnologias de comunicação sem fio. No entanto, em geral, esses estudos se limitam à modelagem de PSCs monofilares e transformadores planos fabricados em substrato de silício, com até uma dezena de espiras e operando na faixa de GHz. A modelagem de PSCs bifilares com dezenas de espiras, confeccionadas em FR-4 e atuando na faixa de MHz ainda é pouco pesquisada na atualidade. A operação da PSC bifilar em frequências mais baixas (MHz) constitui uma vantagem, por exemplo, em aplicações biomédicas onde o sinal recebido remotamente de um sensor implantado em um tecido biológico tende a ser menos atenuado com a redução da frequência. Neste sentido, foi conduzida uma pesquisa sobre a modelagem de PSCs bifilares a fim de estudar o seu comportamento elétrico até o entorno do primeiro pico de ressonância. Um modelo elétrico para a PSC bifilar quadrada de layout simétrico em aberto foi desenvolvido, seus parâmetros elétricos (resistências, condutâncias, indutâncias e capacitâncias), expressões para as primeiras frequências de autorressonância (vale e pico) bem como a impedância de entrada da PSC bifilar foram determinados. Destacam-se ainda as novas abordagens apresentadas para a determinação das capacitâncias parasitas que se formam entre as trilhas metálicas da PSC bifilar e das condutâncias associadas aos seus materiais dielétricos. Foi confeccionado um lote de PSCs bifilares, em FR-4, no formato quadrado, cujos parâmetros elétricos e impedâncias de entrada foram medidos num analisador de impedância, sendo também o layout de cada PSC bifilar submetido a simulações eletromagnéticas. Por fim, os resultados da pesquisa foram apresentados através de tabelas e gráficos com o objetivo de comparar os resultados teóricos do modelo proposto com aqueles obtidos por simulações eletromagnéticas e por valores medidos, concluindo-se que o modelo elétrico e as expressões desenvolvidas se mostram viáveis e promissores para a modelagem de PSCs bifilares abertas, quando a análise se restringe ao estudo do comportamento elétrico até o entorno do primeiro pico de ressonância.