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Title: Análise e design de estruturas 2,5D de superfícies seletivas de frequência para aplicações em sistemas modernos de comunicações sem fio
Authors: Duarte, Mychael Jales
Keywords: Superfícies seletivas de frequência;Fractal;Ultraminiaturização;SMP;Wi-Fi Halow;Wi-Fi 6;FSS2;5D
Issue Date: 12-Dec-2019
Citation: DUARTE, Mychael Jales. Análise e design de estruturas 2,5D de superfícies seletivas de frequência para aplicações em sistemas modernos de comunicações sem fio. 2019. 65f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: Este trabalho apresenta um estudo sobre Superfícies Seletivas de Frequência (FSS) 2,5D, para aplicações em sistemas modernos de comunicações sem fio. Inicialmente são analisadas estruturas simples e 2,5D, do tipo patch. As FSS simples são formadas por elementos em espira quadrada e em espira baseada no fractal Minkowski. O uso da curva fractal ocasionou uma miniaturização do circuito, aparecimento de uma nova banda de transmissão e diminuição da largura de banda, na faixa de frequência analisada. As FSS 2,5D são formadas a partir das estruturas simples que, para a formação dos seus elementos, as espiras foram seccionadas em partes, onde foram impressas na face superior e inferior do dielétrico e interligadas com fios condutores de cobre cilíndricos de 0,5 mm de diâmetro. As superfícies 2,5D proporcionaram miniaturização do circuito em comparação com a fractal, sem aparecimento de novas bandas de transmissão na faixa analisada e sem diminuir a largura de banda relativa. Com a comprovação da eficiência dessa técnica de miniaturização, foram propostas três estruturas ultraminiaturizadas para sistemas de SMP (nas bandas de 1900 MHz e 2300MHz), Wi-Fi Halow (na banda de 900 MHz) e Wi-Fi 6 (dual-band 2,45 GHz e 5,00 GHz), as três com dimensões iguais a 10 mm x 10 mm de célula unitária. Todas as FSS se mostraram estáveis com relação ao ângulo de incidência da onda plana sobre a superfície do circuito. Os resultados numéricos simulados para os protótipos projetados foram obtidos pelo software ANSYS HFSS. Os protótipos foram construídos e foi realizada a caracterização experimental dos coeficientes de transmissão, largura de banda e frequência de ressonância, valores obtidos foram comparados e discutidos com os resultados das simulações, os quais apresentaram boa concordância.
Abstract: This work presents a study on 2.5D Frequency Selective Surfaces (FSS) for applications in modern wireless communications systems. Initially, simple 2.5D patch structures are analyzed. The simple FSS are formed by square loop and Minkowski fractal-based loop. The use of the fractal curve caused a circuit miniaturization, the appearance of a new transmission band and a decrease in the bandwidth in the analyzed frequency band. The FSS 2.5D are formed from the simple structures which, for the formation of their elements, the turns were sectioned into parts, where they were printed on the upper and lower face of the dielectric and interconnected with 0.5 mm diameter cylindrical copper conductor wires. The 2.5D surfaces provided circuit miniaturization compared to fractal, without the appearance of new transmission bands in the analyzed band and without decreasing the relative bandwidth. Proving the efficiency of this miniaturization technique, three ultra-miniaturized structures for SMP (in the 1900 MHz and 2300MHz bands), Wi-Fi Halow (in the 900 MHz band) and Wi-Fi 6 (dual-band 2.45 GHz and 5.00 GHz) systems have been proposed, all three with dimensions of 10 mm x 10 mm unit cell. All FSS were stable with respect to the angle of incidence of the flat wave on the circuit surface. The simulated numerical results for the designed prototypes were obtained by the ANSYS HFSS software. The prototypes were constructed and the experimental characterization of the transmission coefficients, bandwidth and resonance frequency was performed, values obtained were compared and discussed with the results of the simulations, which showed good agreement.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28707
Appears in Collections:PPGEE - Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação

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