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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Antena vivaldi de faixa ultra larga e defasador de RF baseado em metamateriais para 5G NR
???metadata.dc.creator???: Veiga, Lucas de Oliveira
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Sodré Júnior , Arismar Cerqueira
???metadata.dc.contributor.referee1???: Sodré Júnior , Arismar Cerqueira
???metadata.dc.contributor.referee2???: Ribeiro, José Antônio Justino
???metadata.dc.contributor.referee3???: Spadoti, Danilo Henrique
???metadata.dc.contributor.referee4???: Brito , José Marcos Câmara
???metadata.dc.description.resumo???: Esta Dissertação de Mestrado apresenta o desenvolvimento de dois dispositivos de radiofrequência (RF) para redes móveis de quinta geração (5G), a saber: uma antena Vivaldi de faixa ultra larga e um defasador de RF. A antena Vivaldi proposta e base- ada em uma estrutura tridimensional com dipolos magnéticos e placas de alumínio para melhorar o casamento de impedância na faixa inferior de frequência da banda. Adicionalmente, aplicou-se a tecnica de corrugação para melhorar o casamento de im- pedância em torno de 15,0 GHz. No processo de fabricação, foi utilizado impressão 3D e usinagem de placas de alumínio. De modo geral, observou-se ótima concordância entre os resultados numéricos e experimentais. A antena apresentou uma faixa de operação de 0,59 a 26,0 GHz, resultando em 191,12% de banda fracionária. As di- mensões finais da antena proposta foram de 0,190 ˜ λmax x 0,229λmax x 0,129λmax, onde λmax e o comprimento de onda para a menor frequência da faixa de operação. Obteve- se ganho de 2,15 dBi em 0,75 GHz, 7,09 dBi em 1,80 GHz, 4,09 dBi em 2,10 GHz, 6,69 dBi em 3,50 GHz, 8,17 dBi em 10,0 GHz e 8,44 dBi em 26,0 GHz. O defasador de RF foi baseado em metamateriais e projetado para operar na faixa de ondas milimétricas, incluindo faixa de frequência 2 ( frequency range 2, FR2) do padrão 5G New Radio (5G NR). Mais especificamente, o defasador de RF prove baixa perda de inserção, em razão do uso de uma célula metamaterial, cujo o vetor de propagação o campo elétrico e o campo magnético formam uma tríade de mão esquerda ( left handed (LH)) e uma tríade de mão direita ( right handed (RH)). Além disso, o dire- cionamento de feixes para aplicações em ondas milimétricas é realizado empregando diodo Varicap. A analise num ´ erica de desempenho do defasador e realizada em função do coeficiente de reflexao, perda de inserçãoo e variaçãoo de fase. Alcançou-se como resultados, perda de inserção abaixo de 4,27 dB e uma variação de fase de 44,11° va- riando em 10°. O defasador e capaz de operar na faixa de 24,00 a 25,73 GHz com coeficiente de reflexao abaixo de -10 dB.
Abstract: This dissertation presents the development of two radio frequency (RF) devices for fifth-generation mobile networks (5G), namely: an ultra-wideband Vivaldi antenna and a RF phase shifter. The proposed Vivaldi antenna is based on a three-dimensional structure with magnetic dipoles and aluminum plates to improve the impedance matching bandwidth in the lower frequency range. Additionally, the corrugation technique was applied to improve the impedance matching around 15.0 GHz. 3D printing and machining of aluminum plates were used in the manufacturing process. In general, there is excellent agreement between numerical and experimental results. The antenna presented bandwidth from 0.59 to 26.0 GHz, performed 191.12% fractional band. The final antenna dimensions were 0.190λmax x 0.229λmax x 0.129λmax, where λmax is the wavelength of the bandwidth lowest frequency. It was obtained measured gains good agreement with simulated results. Measured gain of 2.15 dBi at 0.75 GHz, 7.09 dBi at 1.80 GHz, 4.09 dBi at 2.10 GHz, 6.69 dBi at 3.50 GHz, 8.17 dBi at 10.0 GHz and 8.44 dBi at 26.0 GHz. The RF phaser shifter was based on metamaterials and designed to operate in the millimeter-wave band, including FR2 of the 5G New Radio (5G NR). More specifically, the RF phase shifter provides low insertion loss, due to the use of a metamaterial cell, whose propagation vector, electric field, and magnetic field form a left-handed triad (left handed (LH)) and a right-handed triad ( right handed (RH)). In addition, beam steering for millimeter-wave applications is performed using a Varicap diode. The phase shifter performance was numerically evaluated, as a function of the reflection coefficient, insertion loss, and phase variation. It was achieved insertion loss below 4.27 dB and a phase shift of 44.11° varying by 10°. The phase-shifter is capable of operating in the range of 24.00 to 25.73 GHz with a reflection coefficientbelow -10 dB.
Keywords: 5G NR; antenas de faixa larga; CRLH; defasadores de RF; metamateriais; técnicas de miniaturização e Vivaldi.
5G NR; CRLH; metamaterials; miniaturization techniques; RF phase shifters; Vivaldi and wideband antennas
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia - Telecomunicações
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Instituto Nacional de Telecomunicações
???metadata.dc.publisher.initials???: INATEL
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto Nacional de Telecomunicações
???metadata.dc.publisher.program???: Mestrado em Engenharia de Telecomunicações
Citation: Veiga, Lucas de Oliveira. Antena vivaldi de faixa ultra larga e defasador de RF baseado em metamateriais para 5G NR. 2021. [100]. dissertação( Mestrado em Engenharia de Telecomunicações) - Instituto Nacional de Telecomunicações, [Santa Rita do Sapucai] .
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
???metadata.dc.rights.uri???: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/
URI: https://tede.inatel.br:8080/tede/handle/tede/221
Issue Date: 28-Jul-2021
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia de Telecomunicações

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