Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11612/1460
Authors: Santos, Eliel Poggi
metadata.dc.contributor.advisor: Campos, Antonio Luiz Pereira de Siqueira
Title: Desenvolvimento de uma técnica numérica para análise de superfícies seletivas em frequência do tipo Absorve-transmite
Keywords: absorvedores de micro-ondas;superfícies seletivas em frequência;técnica numérica;técnica dos circuitos equivalente;técnica da matriz de espalhamento
Issue Date: 2019
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação
Citation: SANTOS, Eliel Poggi. Desenvolvimento de uma técnica numérica para análise de superfícies seletivas em frequência do tipo Absorve-transmite. 2019.110f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação, Natal, 2019.
metadata.dc.description.resumo: Os sistemas modernos de comunicação sem fio utilizam diversos tipos de dispositivos como antenas, moduladores, filtros, detectores, absorvedores e diversos outros tipos. Em particular, os absorvedores de ondas eletromagnéticas tornaram-se componentes críticos em sistemas de segurança, detecção e imagem. Os fundamentos dos absorvedores baseiam-se em configurações que permitem o controle da absorção de ondas eletromagnéticas. Atraíram considerável atenção dos pesquisadores devido o aumento dos requisitos de desempenho de absorção de micro-ondas, bom desempenho em aplicações civis e surgimento de novos tipos de materiais absorvedores de micro-ondas, resultando em consideráveis progressos. Nesse sentido, diversos parâmetros são usualmente analisados por meio de métodos de onda completa e métodos numéricos. Ambos são utilizados em muitos casos no núcleo de softwares comercicais como também em métodos híbridos. A utilização de técnicas numéricas mais simples permite uma análise de comportamentos de reflexão e de transmissão de maneira adequada com boa aproximação principalmente em estruturas cascateadas. Nesse trabalho a estrutura do absorvedor é composta com uma superfície seletiva em frequência (FSS – frequency selective surface) condutiva e uma FSS resistiva na qual há um espaçamento d entre as FSS. A FSS condutiva é formada por um dielétrico FR-4 com permissividade elétrica de 4,4 e as geometrias formadas por fitas condutivas de cobre. As FSS resistivas apresentam um dielétrico FR-4 com permissividade elétrica de 4,4 e as geometrias são formadas por materiais resistivos OhmegaPly 1A50PT (35 micron – 50 ohms/sq). Nesta Tese foi desenvolvida uma técnica numérica para análise de absorvedores de micro-ondas integrados a superfícies seletivas em frequência. Utilizou-se uma modelagem para a FSS condutiva e outra para a FSS resistiva, ambas utilizando a técnica dos circuitos equivalentes baseadas nas equações de Marcuvitz. Já para a análise do conjunto ou cascateamento das estruturas utilizou-se a técnica da matriz de espalhamento. Parâmetros internos do método como os coeficientes das equações da indutância e da susceptância, resistência, reatâncias indutivas e capacitivas das estruturas foram analisados com o objetivo de permitir uma melhor aproximação com relação às simulações e medições. Os absorvedores projetados utilizaram a geometria dipolo cruzado e geometria espira quadrada, ambos projetados e medidos em laboratório. A técnica numérica de análise apresentou boa concordância com os resultados medidos e simulados das estruturas propostas nesse trabalho como também com outros absorvedores medidos e simulados apresentados na literatura. Melhorias e modificações podem ser ajustadas para outras aplicações, utilização com técnicas de otimização, algoritmos híbridos e outros projetos de estruturas periódicas.
Abstract: Modern wireless communication systems use various types of devices such as antennas, modulators, filters, detectors, absorbers and many other types. In particular, electromagnetic wave absorbers have become critical components in security, detection and imaging systems. The fundamentals of the absorbers are based on configurations that allow the control of the electromagnetic waves. They attracted considerable attention from researchers due to increased microwave absorption performance requirements, good performance in civilian applications and the emergence of new types of microwave absorbing materials, resulting in considerable progress. In this sense, the full-wave methods and numerical methods are usually used for the analysis of several parameters. They are used in many cases in the core of commercial software as well as in hybrid methods. The use of simpler numerical techniques allows an analysis of reflection and transmission behavior in a suitable way with good approximation mainly in cascade structures. In this work the absorber structure is composed of a conductive frequency selective surface (FSS) and a resistive FSS in which there is a d spacing between the FSS. The conductive FSS is formed by a FR4 dielectric with an electric permittivity of 4.4 and the geometries formed by conductive copper strips. Resistive FSS have an FR4 dielectric with an electrical permittivity of 4.4 and the geometries are formed by OhmegaPly 1A50PT (35 micron - 50 ohms / sq) resistive materials. In this thesis, a numerical technique for analyzing microwave absorbers integrated with frequency selective surfaces was developed. Conductive FSS and resistive FSS modeling were used, both using the equivalent circuit technique based on Marcuvitz equations. For the analysis of the set or cascade of the structures, the scattering matrix technique was used. Internal parameters of the method such as the coefficients of inductance and susceptance equations, resistance, inductive and capacitive reactances of the structures were analyzed in order to allow a better approximation to the simulations and measurements. The designed absorbers used cross-dipole geometry and square loop both designed and measured in the laboratory. The numerical analysis technique showed good agreement with the measured and simulated results of the structures proposed in this work as well as with other measured and simulated absorbers presented in the literature. Improvements and modifications can be adjusted for other applications, use with optimization techniques, hybrid algorithms and other periodic structure designs.
URI: http://hdl.handle.net/11612/1460
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