Desenvolvimento de FSS mecanicamente reconfigurável para aplicações em micro-ondas

Silva, José Patrocinio da

2017-01-30

Superfície seletiva de frequência

FSS

FSS reconfigurável

Reconfigurabilidade mecânica

Interface microcontrolada

A reconfigurabilidade é uma característica muito importante nos sistemas modernos de comunicação, pois permite que uma mesma estrutura se adapte aos diferentes cenários de uma mesma aplicação, como por exemplo, radomes, rádio cognitivo, e telas adaptativas que bloqueiam transmissões sem fio indesejadas. Essa característica pode ser alcançada mediante métodos tradicionais, como o uso de dispositivos semicondutores ativos (diodos PIN, Schottky) ou capacitores variáveis acoplados a cada elemento básico da superfície seletiva de frequência (FSS), sendo necessário o uso de um circuito separado para alimentar esses dispositivos. No entanto, estes métodos requerem um número elevado de elementos ativos, o que aumenta a complexidade e o custo de fabricação, abrindo espaço para o surgimento de técnicas mais simples e robustas quanto à seletividade, como a reconfigurabilidade mecânica. Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma superfície seletiva de frequência (FSS) reconfigurável, para operar na banda X, formada por patches condutores triangulares impressos em uma camada de dielétrico de fibra de vidro (FR-4). A FSS desenvolvida permite a reconfiguração da frequência de ressonância a partir da variação do ângulo da onda incidente na estrutura, com polarização TE, e pode ser aplicada em sistemas de comunicação via satélite a partir de uma interface microcontrolada. A análise da estrutura da FSS é efetuada através do software Ansoft Designer do Método das Ondas – WCIP.

Reconfigurability is a very important feature in modern communication systems because it allows the same structure to adapt to different scenarios of the same application, such as radomes, cognitive radio, and adaptive screens that block unwanted wireless transmissions. This characteristic can be achieved by traditional methods, such as the use of active semiconductor devices (PIN and Schottky diodes) or variable capacitors coupled to each basic element of the frequency selective surface (FSS), requiring the use of a separate circuit to feed these components. However, these methods require a high number of active elements, which increases the complexity and cost of manufacturing, opening space for the emergence of simpler and more robust techniques for selectivity, such as mechanical reconfigurability. This work consists of the development of a reconfigurable frequency selective surface (FSS), to operate in the X-band, composed of triangular patch elements printed on a dielectric layer of fiberglass (FR-4). The developed FSS allows the reconfiguration of the resonant frequency from the variation of the angle of the incident wave in the structure, in the TE polarization, and can be applied in satellite communication systems through a microcontrolled interface. The analysis of the structure of the FSS is done through Ansoft Designer software and WCIP method.