Aperfeiçoamento do modelo de fios finos curvos na malha FDTD através da correção das cargas nas bordas da geometria em escada
| dc.contributor.advisor | Gonçalves, Sandro Trindade Mordente | |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/9879076086228404 | |
| dc.contributor.author | Fonseca, Tarcísio Carlos | |
| dc.contributor.referee1 | Gonçalves, Sandro Trindade Mordente | |
| dc.date.accessioned | 2023-06-21T15:59:28Z | |
| dc.date.available | 2023-06-21T15:59:28Z | |
| dc.date.issued | 2017 | |
| dc.description.abstract | Com a evolução tecnológica, dispositivos eletromagnéticos ou algumas de suas partes tais como gap de antenas, cabo coaxial, sondas para alimentar antenas impressas, antenas com ressonadores dielétricos, dentre outros, estão cada vez menores. Modelar computacionalmente estruturas muito pequenas é um desafio devido a limitação dos recursos computacionais. Um método numérico que possibilita a modelagem de estruturas com grande complexidade do ponto de vista eletromagnético ou geométrico é o PDTD (Finite Diference in Time Domain). Este possui características interessantes tais como a facilidade de obter respostas impulsivas permitindo a análise em uma grande faixa de frequências por meio de uma única simulação em que o espaço computacional é descrito por meio de uma malha formada por células que discretizam a geometria em estudo. Entretanto, em regiões com dimensões reduzidas, a malha requerida pode impossibilitar a modelagem devido à quantidade excessiva de memória e tempo de simulação requerido. Os modelos sub-celulares podem ser utilizados para tratar estruturas pequenas no FDTD. Porém, estes não apresentam uma resposta satisfatória para modelar fios curvos, visto que são descritos na malha retangular por meio de uma "escada" que alinha a curva à malha. Portanto, modelos sub-celulares não preveem cargas que se acumulam nas quinas geradas pela transformação do fio curvo em escada equivalente, causando erros na determinação dos parametros e fenômenos eletromagnéticos associados às estruturas. Assim, este trabalho apresenta um modelo que adiciona o acúmulo de carga nas bordas dos fios inclinados na malha do FDTD. Este modelo apresenta outras contribuições como as projeções dos campos eletromagnéticos na célula do referido método. O campo magnético que envolve o fio filamentar varia com o inverso do raio efetivo especificado e essa variação faz com que o campo se localize na posição incorreta na célula. Assim, esses são projetados nas bordas da célula para uma melhor representação do modelo do fio fino. Ontra contribuição adicional é a modelagem da carga que acumula no fim do fio na qual não é prevista nos modelos sub-celulares. Para excitação das antenas de fio, realizada no gap da mesma, foi utilizada uma fonte RVS (Resistive Voltagem Source) que tem por característica absorver os campos eletromagnéticos que retornam para o gap. Essa particularidade não é encontrada em outras fontes que tem como carcterística uma distorção no cálculo da impedância. A última etapa do trabalho foi a análise de algumas antenas de fios curvos na malha do FDTD com o modelo proposto e com o modelo sub-celular convencional em comparação com o MoM (Métodos dos Momentos). Assim, foi possível validar do modelo proposto. | |
| dc.description.abstractother | With the evolution of technology, electromagnetic devices or some of their parts such as antenna gap, coaxial cable for transmission of waveguide, probes to feed printed antennas, antennas with dielectric resonators, among others, are becoming smaller. Computational modeling of very small structures is a challenge due to limited computational resources. A numerical method that allows the modeling of structures with great complexity from the electromagnetic or geometric point of view is the Finite Difference in Time Domain (FDTD). It has interesting features such as the ease of obtaining impulsive responses allowing the analysis in a large range of frequencies in only one simulation in which the computational space is described by means of a mesh formed by cells that discretize the study geometry. However, in regions with reduced dimensions, the required mesh discretization may make modeling impossible due to excessive amount of memory and simulation time. Sub-cellular models can be used to treat small structures in FDTD. However, these do not present a satisfactory answer when modeling curved wires, since they are described in the rectangular mesh by means of a stair that aligns to this mesh. Therefore, sub-cellular models do not anticipate loads that accumulate in the kine generated by the transformation of the curved wire in an equivalent staircase, causing errors in the determination of the parameters and figures of the merits of the electromagnetic phenomena associated to the structures. This work presents a sub-cellular model that treats the accumulation of loads at the edges of the inclined wires in the FDTD mesh. This model presents other contributions such as the projections of the electromagnetic fields in the cell of said method. The magnetic field surrounding the filament wire varies with the inverse of the specified effective radius, this variation causes the field to be located in the wrong position in the cell. Thus, these are designed at the edges of the cell for a better representation of the fine wire model. Outa additional contribution is the modeling of the load that accumulates at the end of the wire in which it is not predicted in the sub-cellular models. For excitation of the wire antennas, realized in the gap of the same one, was used an RVS (Resistive Voltage Source) source that has by characteristic to absorb the electromagnetic fields that return to the gap. This particularity is not found in other sources that has as characteristic a distortion in the calculation of the impedance. The last step of the work was the analysis of some curved wire antennas in the FDTD mesh with the proposed model and with the conventional sub-cellular model in comparison to the MoM. Thus, it enabled the validation of the proposed model. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/316 | |
| dc.language.iso | pt | |
| dc.publisher | Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais / Universidade Federal de São João del-Rei | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | CEFET-MG / UFSJ | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | |
| dc.subject | Antenas - Eletrônica | |
| dc.subject | Dispositivos eletromagnéticos | |
| dc.subject | Energia elétrica - Transmissão | |
| dc.title | Aperfeiçoamento do modelo de fios finos curvos na malha FDTD através da correção das cargas nas bordas da geometria em escada | |
| dc.type | Dissertação | |
| dspace.entity.type |
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