Logo Passei Direto

A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
84 pág.
TCC_2015_1_MDSPompeo metodos do momentos

Pré-visualização | Página 13 de 14

para superfície plana condutora perfeita, como executado neste 
trabalho, posteriormente estende-se a formulação para a inclusão do substrato 
dielétrico, sendo está uma proposta de continuidade deste trabalho. Outras sugestões de 
continuidade desse trabalho são melhorar a solução numérica de forma a reduzir o 
custo computacional e estudar novas geometrias para a placa condutora. 
O sistema matricial originado pela formulação desenvolvida é denso, assim, a 
solução de problema com elevado número de discretizações gera um elevado gasto 
computacional, com isso, para ganhar em precisão compromete-se a eficiência. Neste 
trabalho buscou se otimizar esse processo, conciliando eficiência e precisão, verificou-se 
na solução que para um número de discretizações o resultado converge para um valor 
único, não sendo necessário um número maior de discretizações para obter os 
resultados, evitando com isso o comprometimento da eficiência computacional. 
 
 
 
73 
 
Apêndice A 
Anexo 
No Anexo A discorresse com mais detalhes a respeito de antenas de microfita, 
apresentando a teoria básica da mesma. Os aspectos históricos dessas antenas são 
descritos, assim como, as diversas geometrias e substratos dielétricos utilizados, bem 
como os principais tipos de alimentação existentes. Detalha-se mais os métodos de 
análise apresentados no Capítulo 2. 
A-1 Aspectos históricos 
O primeiro trabalho relacionado a antenas de microfita, foi proposto por 
Deschamps em 1953. Esse trabalho foi apresentado no 3º Simpósio sobre antenas 
patrocinado pela Força Aérea Americana. Em sua apresentação Deschamps destacou o 
uso de linhas de microfita, no lugar de guias de onda para compor o circuito de 
alimentação de algumas redes de antenas. Deschamps enfatizou as vantagens que 
seriam obtidas com a configuração proposta, são elas: menor volume ocupado; peso 
reduzido; menor custo de fabricação; e linhas de microfita assumirem várias formas e 
poderem ser empilhadas. 
A evolução das antenas de microfita se deu 20 anos após Deschamps propor o uso 
das linhas de microfita, devido ao desenvolvimento teórico e analítico das mesmas, além 
da disponibilidade de aplicação em microondas, com baixa tangente de perdas e com 
características mecânicas e térmicas atrativas. 
A configuração da antena de microfita que é utilizada atualmente foi proposta por 
Howell [28] e Robert E.Munson [22, 23] em 1972. Munson publicou em 1974 um artigo 
na revista IEEE que ainda serve de referência na área de irradiadores impressos. A 
partir da década de 90 houve uma intensificação dos trabalhos com aplicações práticas. 
Desde a década de 70 as antenas de microfita se desenvolveram 
exponencialmente, se tornando cada vez mais versáteis. Hoje em dia essas antenas 
 
 
74 
 
possuem aplicação como antenas para navegação de aeronaves, antenas de satélites, 
antenas de veículos espaciais, telefones celulares, em radares de abertura sintética 
(SAR) aplicados em sensoriamento remoto, em receptores de navegação por satélite e 
até mesmo em irradiadores de aplicação biomédica. 
A-2 Características Construtivas 
A A.1 ilustra uma antena de microfita com patch retangular. A antena de microfita 
como pode ser visualizado nessa figura consiste basicamente em duas placas condutoras 
paralelas separadas por um substrato dielétrico, a placa condutora superior é o 
elemento radiante e a inferior o plano terra [29]. A plaqueta deve possuir pequena 
espessura, em que, t <<𝜆𝑜, onde 𝜆𝑜 é o comprimento de onda no espaço livre. A 
espessura do substrato também deve ser muito pequena, em que, h<<𝜆𝑜, normalmente 
0,003𝜆𝑜 ≤ ℎ ≤0,05𝜆𝑜. Para as antenas de microfita com plaqueta retangular, o 
comprimento L é tal que, 𝜆𝑜/3 ≤ 𝐿 ≤ 𝜆𝑜/2. 
 
 
FiguraA.1 - Antena de microfita com plaqueta retangular 
 
Visando o melhor desempenho da antena, utiliza-se substratos espessos cujas 
constantes dielétricas sejam baixas, garantindo com isso maior eficiência, maior largura 
de banda e campos mais desprendidos, entretanto devido ao maior consumo de material 
dado a maior espessura do substrato, apresentarão maiores dimensões [30]. 
 
 
75 
 
Para a aplicação em circuitos de micro-ondas, utiliza-se substratos menos 
espessos e com alta valor de permissividade, garantindo com isso, campos mais 
confinados, minimizando radiação e acoplamento indesejáveis. Contudo essas antenas 
serão menos eficientes quando comparadas com as antenas fabricadas com substratos 
espessos e com permissividade baixa. 
São características necessárias para fabricação de um substrato para compor um 
projeto de antena patch de microfita, baixas perdas e elevadas taxas de homogeneidade. 
Os substratos mais usados utilizam constantes dielétricas entre 2,2 ≤ 𝜀𝑟 ≤ 12. A Tabela 
A-1 indica os materiais dielétricos comerciais mais utilizados como substrato de antenas 
de microfita. 
 
Tabela A-1 – Materiais dielétricos comerciais e suas características elétricas 
Materiais Constante Dielétrica (𝜺𝒓) Tangente de Perdas (𝒕𝒂𝒏𝜹) 
Alumina 9,2 0,008 
Duróide 2,2 0,0009 
Ferrita 12 0 
FR$-Epóxi 4,4 0,02 
PTFE 2,5 0,002 
 
A antena de microfita mais simples utiliza um patch de meio comprimento de 
onda, montada em uma superfície dielétrica de um plano de terra. Uma antena tipo 
patch simples radia uma onda linearmente polarizada. A radiação pode ser considerada 
como sendo produzida por “fendas radiantes” na parte superior e inferior, ou 
equivalentemente, como resultado da corrente fluindo sobre o patch e o plano de terra. 
Existem diversas geometrias para a plaqueta radiante da antena de microfita, 
destaca-se a quadrada, retangular fita estreita, circular, elíptica, triangular, ou 
combinações dessas. As geometrias mais utilizadas são as quadradas, retangulares e 
circulares, isso se deve ao fato dessas serem fabricadas com facilidade e possuírem 
características de radiação atrativa, especialmente para polarização cruzada, além de 
serem analisadas facilmente. A Figura A.2 ilustra as formas geométricas para as 
plaquetas radiantes mais comuns [31]. 
 
 
 
76 
 
 
FiguraA.2 - Antena de microfita com plaqueta retangular: Formas geométricas da antena de microfita 
 
A antena dipolo em microfita é muito utilizada por possuir uma grande largura de 
banda e ocupar menos espaço, o que facilita sua construção em arranjos. O material que 
compõe a plaqueta e o plano de terra normalmente é o cobre. 
A-3 Vantagens e Limitações das Antenas de Microfita 
As antenas de microfita apresentam vantagens em relação às antenas comuns 
utilizadas para microondas que corroboram para a sua escolha, destaca-se [29]: 
 Volume e peso reduzidos e configuração fina; 
 Polarização linear e circular são possíveis com alimentação simples; 
 Antenas com polarização dual e frequência são facilmente executáveis; 
 Podem ser facilmente embarcadas com circuitos integrados de microondas; 
 Linhas de alimentação e redes de casamento de impedância podem ser 
fabricadas simultaneamente com a estrutura da antena. 
 
As antenas de microfita também apresentam algumas limitações, destacam-se 
[29]: 
 Largura de banda limitada; 
 Baixo ganho, aproximadamente 6 dB; 
 Excitação de ondas de superfície; 
 
Para atenuar essas limitações, pode-se utilizar materiais magnético-dielétrico 
com permeabilidade alta e permissividade moderada, conseguindo com isso, a redução 
do acoplamento entre a antena de microfita e o plano de terra. Faz-se também o 
 
 
77 
 
empilhamento de antenas de microfita, ou multicamadas dielétricas, obtendo com isso, 
um aumento na largura de banda. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
78 
 
Referências Bibliográficas 
[1] Lecture Notes, The Method of Moments in Eletromagnetics, Massachusetts Institute 
of Technology. 
[2] IEEE (1953). IEEE standard definitions of terms for antenas. 
[3] Deschamps, G.; Sichak, W. Microstrip
Página1...91011121314