Novas configurações de sensores planares para a caracterização não-destrutiva de materiais magneto-dielétricos em micro-ondas
dc.contributor.advisor | D'Assunção, Adaildo Gomes | |
dc.contributor.advisor-co1 | Silva Neto, Valdemir Praxedes da | |
dc.contributor.advisor-co1ID | https://orcid.org/0000-0003-3867-3297 | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4160231554601828 | |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/4159638862269940 | |
dc.contributor.author | Nogueira, Jurgen Klinsmann Azevedo | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/3159722016018256 | |
dc.contributor.referees1 | Costa, Cláudio Pereira da | |
dc.contributor.referees1ID | https://orcid.org/0000-0003-2073-8291 | |
dc.contributor.referees1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7571127714246653 | |
dc.contributor.referees2 | Carvalho, Joabson Nogueira de | |
dc.contributor.referees2ID | https://orcid.org/0000-0001-8173-1160 | |
dc.contributor.referees2Lattes | http://lattes.cnpq.br/3511078820928127 | |
dc.contributor.referees3 | Oliveira, João Bosco Lucena de | |
dc.contributor.referees3ID | https://orcid.org/0000-0002-8946-2521 | |
dc.contributor.referees3Lattes | http://lattes.cnpq.br/1360004695124740 | |
dc.contributor.referees4 | Mendonça, Laércio Martins de | |
dc.contributor.referees4ID | https://orcid.org/0000-0001-7861-3761 | |
dc.contributor.referees4Lattes | http://lattes.cnpq.br/1853488415531363 | |
dc.date.accessioned | 2025-07-21T22:37:47Z | |
dc.date.available | 2025-07-21T22:37:47Z | |
dc.date.issued | 2025-01-30 | |
dc.description.abstract | This work presents the design and fabrication of two new configurations of planar microstrip devices for sensing applications and to characterize non-destructively the complex permittivity of magneto-dielectric materials. Planar microwave sensors have demonstrated important functionalities in several applications, such as in the food, industrial and biomedical sectors. Microwave sensors have the advantages of low cost and ease of fabrication, in addition to the possibility of integration with other devices. The first proposed sensor is based on a two-port planar microstrip device with the insertion of a Complementary Split Ring Resonator (CSRR) in its patch, this element is responsible for determining the electrical properties of the materials under test (MUT). Two samples of materials widely known in the literature were investigated. With the first proposed sensor, it was possible to obtain the complex permittivity of two solid materials. The second proposed sensor is based on a bioinspired microstrip planar antenna with a change in the ground plane structure (Defected Ground Structure – DGS), in order to obtain, also in a non-destructive way, the magneto-dielectric characteristics, i.e., the electrical permittivity and magnetic permeability, of nine solid materials also known in the literature, using the same resonator for both characterizations. The proposed sensor has a patch bioinspired by the Spondias Tuberosa leaf, and a CSRR was inserted in the center of the ground plane, responsible for the permittivity characterization. The permeability was obtained by means of slits positioned close to the CSRR. In this work, the sensitivities of the two proposed sensors were also analyzed, presenting excellent results. The sensors were analyzed by means of simulations in the commercial software Ansys HFSS. The prototypes were manufactured using the FR-4 dielectric, which has a relative electrical permittivity of 4.4, a loss constant of 0.02 and a thickness of 1.57 mm, and the measurements were performed using the E5071C vector network analyzer (VNA) on nine different samples (MUT) of dielectric and magnetic materials. The simulated and measured results were discussed and compared with values found in the literature, showing good agreement. | |
dc.description.resumo | Este trabalho apresenta o projeto e a fabricação de duas novas configurações de dispositivos planares de microfita para aplicações em sensoriamento e, para caracterizar de forma não-destrutiva, a permissividade complexa de materiais magneto-dielétricos. Os sensores planares de micro-ondas têm demonstrado importantes funcionalidades em diversas aplicações, como nos setores alimentício, industrial e biomédico. Os sensores de micro-ondas apresentam como vantagens o baixo custo e a facilidade de fabricação, além da possibilidade de integração com outros dispositivos. O primeiro sensor proposto é baseado em um dispositivo planar de microfita de duas portas com a inserção de um Complementary Split Ring Resonator (CSRR) em seu patch, esse elemento é responsável por determinar as propriedades elétricas dos materiais em teste (MUT). Foram investigadas duas amostras de materiais amplamente conhecidos na literatura. Com o primeiro sensor proposto foi possível obter a permissividade complexa de dois materiais sólidos. O segundo sensor proposto é baseado em uma antena planar de microfita bioinspirada com uma alteração na estrutura do plano de terra (Defected Ground Structure – DGS), com o intuito de obter, também de forma não-destrutiva, as características magneto-dielétricas, ou seja, a permissividade elétrica e a permeabilidade magnética, de nove materiais sólidos também conhecidos na literatura e, utilizando o mesmo ressoador para ambas caracterizações. O sensor proposto possui patch bioinspirado na folha Spondias Tuberosa, e foi inserido um CSRR no centro do plano de terra, responsável pela caracterização da permissividade. A permeabilidade foi obtida por meio de fendas posicionadas próximas ao CSRR. Neste trabalho também foram analisadas as sensibilidades dos dois sensores propostos, apresentando excelentes resultados. Os sensores foram analisados por meio de simulações no software comercial Ansys HFSS. Os protótipos foram fabricados utilizando o dielétrico FR-4, que possui permissividade elétrica relativa de 4,4, constante de perdas de 0,02 e espessura de 1,57mm, e as medições foram realizadas por meio do analisador de redes vetorial E5071C (VNA) em nove amostras (MUT) diferentes de materiais dielétricos e magnéticos. Os resultados simulados e medidos foram discutidos e comparados com valores encontrados na literatura, apresentando boa concordância. | |
dc.identifier.citation | NOGUEIRA, Jurgen Klinsmann Azevedo. Novas configurações de sensores planares para a caracterização não-destrutiva de materiais magneto-dielétricos em micro-ondas. Orientador: Dr. Adaildo Gomes D'Assunção. 2025. 82f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro De Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025. | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/64755 | |
dc.language.iso | pt_BR | |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | |
dc.publisher.country | BR | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Sensor planar | |
dc.subject | CSRR | |
dc.subject | Permissividade complexa | |
dc.subject | Permeabilidade | |
dc.subject | Sensibilidade | |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | |
dc.title | Novas configurações de sensores planares para a caracterização não-destrutiva de materiais magneto-dielétricos em micro-ondas | |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
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