Estudo de diferentes tipos de excitação de antenas de microfita utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo
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Data
2017
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Editor
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais / Universidade Federal de São
João del-Rei
Resumo
Antenas de microfita, no geral, são usadas em aplicações automotivas, aeronáuticas,
aeroespaciais, em que se é exigido tamanho, peso e custo reduzidos, alto desempenho,
facilidade de instalação e perfil aerodinâmico. Para o projeto destas antenas, programas
computacionais são necessários para se verificar o funcionamento das mesmas em
determinadas bandas de frequências. Estes programas permitem a simulação de diferentes
geometrias da antena, com variações de material sem a necessidade de construção de
protótipos, o que possibilita redução de tempo e custo de projeto. Há diversos métodos
numéricos para simulação de antenas de microfita, destacando-se MoM, FEM e FDTD. Neste
trabalho foi escolhido o FDTD dentre estes, uma vez que a antena projetada possui geometria
complexa para operar em banda ultra larga e dielétrico de fibra de vidro FR-4,
o qual é um material com perdas e este método obtém bom desempenho para a simulação de
antenas com esta configuração. Para validar o código FDTD, primeiramente foi simulada uma
antena de geometria mais simples. Uma vez que o código foi validado, o mesmo foi
submetido a testes para verificação das influências de configurações gerais do programa no
resultado da antena, como passo de tempo, geometria da antena, definição de pontos de
excitação e medição e passo de tempo para liberação do pulso de excitação. Como a antena
escolhida no projeto possui geometria complexa e material dielétrico com perdas, foi
necessária a investigação da fonte de excitação mais apropriada para o problema, dentre estas:
fonte resistiva de tensão, parede magnética e subtração da onda incidente da onda total. Para
comparação dos resultados simulados, foi feita a simulação da mesma geometria de antena em
software comercial. Os resultados das simulações de cada uma das fontes de excitação
investigadas demonstram que todas geraram boa correspondência quando comparadas com a
curva gerada pelo software comercial, sendo destacado o resultado da parede magnética. A
antena desenvolvida foi construída após a validação da simulação. Foi usada uma placa de
fibra de vidro de dupla face com dielétrico em FR-4 para construção da antena com as
dimensões utilizadas para a simulação. Para evitar ruídos na medição da perda de retorno, a
antena foi inserida em uma câmara anecoica. Houve uma boa correspondência entre as
simulações realizadas no software FDTD desenvolvido no trabalho, a simulação no programa
comercial e a medição da antena construída.
Descrição
Palavras-chave
Energia elétrica - Transmissão, Antenas (Eletrônica), Fontes de excitação, Eletromagnetismo