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Title: Antenas planares eletronicamente reconfiguráveis em frequência para sistemas de rádios cognitivos
Authors: Rodrigues, Eduardo Jorge Brito
Keywords: Antenas reconfiguráveis;Otimização;Rádios cognitivos;Banda ultra larga
Issue Date: 6-Jun-2016
Citation: RODRIGUES, Eduardo Jorge Brito. Antenas planares eletronicamente reconfiguráveis em frequência para sistemas de rádios cognitivos. 2016. 134f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Portuguese Abstract: A eficiência no uso das radiofrequências (RF) é um fator determinante na capacidade de qualquer sistema de comunicações móveis. O aprimoramento da utilização desses recursos tornou-se interessante desde os primórdios desses sistemas. As tecnologias e serviços digitais tem demandado maior alocação RF para suprir requisitos de largura de banda (BW). O desenvolvimento de tecnologias emergentes baseadas em alocação dinâmica de RF tem sido apontado como uma solução para essa crescente necessidade de BW e motivação para a realização de recentes pesquisas sobre os sistemas de rádios cognitivos (CRS). Neste trabalho, são propostas antenas de banda ultra larga (UWB) para sensoriamento espectral, assim como antenas reconfiguráveis em frequência para aplicações em CRS, os quais realizam de forma dinâmica a transmissão e recepção de sinais em banda estreita (NB). Dentre os protótipos propostos, são trazidos modelos capazes de cobrir todo o espectro de 3,1 GHz a 10,6 GHz, assim como, de forma reconfigurável, cobrir essa faixa de RF em várias NB, com destaque para a frequência de 5,8 GHz. Ademais, as antenas propostas passaram por processos de otimização e síntese baseados em ferramentas de inteligência computacional quais sejam: algoritmo genético (GA), o algoritmo de otimização de enxames de partículas (PSO), assim como o algoritmo de otimização de colônia de abelhas artificial (ABC). Como resultados, melhorias na BW e no coeficiente de reflexão das antenas foram encontradas. As simulações e parametrizações computacionais, assim como as análises numéricas com GA, foram realizadas com auxílio do software HFSS. Já as análises numéricas com algoritmos PSO e ABC foram implementadas em Java. Para fins de validação, os resultados dessas simulações foram comparados com resultados experimentais, tendo sido observada boa concordância para os diversos protótipos de antenas planares propostos e desenvolvidas neste trabalho.
Abstract: The effective usage of radio frequencies (RF) is a determining factor in the capacity of any mobile communications system. Improving the use of these resources has become very popular since the early days of these systems. The technologies and digital services have demanded higher RF allocation to meet bandwidth (BW) requirements. The development of emerging technologies based on dynamic RF allocation has been considered as a solution to this growing need for BW and motivation to carry out recent research on cognitive radio systems (CRS). In this work, UWB antennas are proposed for spectral sensing, as well as frequency reconfigurable antennas for CRS applications, which dynamically perform transmitting and receiving signals in narrowband (NB). Among the proposed prototypes, the presented models are able to cover the entire UWB spectrum from 3.1 GHz to 10.6 GHz. When working as reconfigurable antennas, the prototypes can cover the RF range in various NB, like 5.8 GHz. Moreover, the proposed antenna passed through optimization and synthesis processes based on computational intelligence tools. Genetic algorithm (GA), particle swarm optimization (PSO) algorithm, and artificial bee colony (ABC) algorithm are the used algorithms. As results, improved BW and the better antenna reflection coefficient were found. The computational simulations and the numerical analysis based on GA were performed using the HFSS software. In addition, numerical analyses with PSO and ABC algorithms were implemented in Java. For validation purposes, simulation results were compared with experimental results showing good agreement for all the proposed planar antennas prototypes developed in this work.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22516
Appears in Collections:PPGEE - Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação

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