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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Refletor de bragg impresso em 3D para aumentar o ganho e a diretividade de antenas de ondas centimétricas e milimétricas
???metadata.dc.creator???: Ribeiro, Jéssica Abranches Pinto
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Salazar , Jorge Ricardo Mejía
First advisor-co: Mejía , Felipe Beltran
???metadata.dc.contributor.referee1???: Salazar , Jorge Ricardo Mejía
???metadata.dc.contributor.referee2???: Souza, Rausley Adriano Amaral de
???metadata.dc.contributor.referee3???: Oliveira Júnior , Osvaldo Novais de
???metadata.dc.contributor.referee4???: Brito , José Marcos Câmara
???metadata.dc.description.resumo???: O surgimento de novas aplicações que utilizam tecnologias para comunicação sem fio representa um desenvolvimento expressivo nos sistemas de telecomunicações. No en- tanto, a falta de mecanismos apropriados para manipular os diagramas de irradiação, a fim de evitar sinais transmitidos para regiões indesejadas, ainda constitui uma desvan- tagem importante. Explorando o mecanismo de reflexão de Bragg empregado em es- truturas fotônicas, projetamos e desenvolvemos um refletor quase cilíndrico com uma abertura para melhorar a diretividade de antenas de ondas milimétricas e centimétricas prontamente disponíveis, ou seja, sem alterar qualquer característica no projeto da antena. Em particular, usamos uma estrutura de Bragg construída por três bicamadas, as quais são feitas de materiais transparentes, para analisar o comportamento de um campo eletromagnético que atravessa a estrutura incidindo normalmente na superfície de cada bicamada. Esta análise verificou o dimensionamento das camadas condicio- nado a lei de Bragg para a estrutura oferecer alta refletividade. A abertura tem uma geometria triangular que se assemelha a idéia de uma antena corneta altamente di- retiva. O projeto foi desenvolvido para operar em frequências WiFi convencionais baseadas nos padrões IEEE802.11 com o objetivo de ajustar a cobertura do sinal para o interior da residência. Análises numéricas baseadas em simulação foram realiza- das utilizando o software ANSYS HFSS®, em termos de coeficiente de reflexão, dia- grama de irradiação, diretividade e ganho. As simulações mostraram o desempenho das camadas transparentes em conjunto com uma antena projetada para operação na mesma frequência do projeto, f =5,7 GHz. Por fim, o refletor dielétrico em formato quase cilíndrico foi fabricado por meio de impressão em 3D e analisado experimental- mente. São apresentadas comparações entre os resultados obtidos nas caracterizações numérica e experimental. Notavelmente, observa-se a diretividade do diagrama de irradiação, em excelente concordância com as simulações numéricas. Reportam-se aumentos de ganho de mais de 400% em relação ao ganho da antena sem a estrutura de Bragg. Como resultado significante, ressaltamos que a proposta desenvolvida para aplicações WiFi e uma estrutura econômica e fácil de construir. Portanto,é esperado que possa ser facilmente implementada por não especialistas, bastando ser colocada ao redor da antena para aumentar a diretividade e o ganho do sinal.
Abstract: The emergence of new applications that use wireless communication technologies re present a significant development in telecommunications systems. However, the lack of appropriated mechanisms to manipulate the radiation patterns, in order to avoid signal transmission to undesired regions, still constitutes an important drawback. Ex ploiting the Bragg mechanism for reflecting used by photonic structures, we design and developed a quasi-cylindrical reflector with an aperture for improved directivity of readily available centimeter and millimeter wave antennas, i.e., without changing any feature of the antenna. In particular, we used a Bragg structure built by three bilayers, which are made of transparent materials, to analyze the behavior of an electromagnetic field with normal incidence on the surface of each bilayer of this structure. This analy sis verified that the layers thickness according to Bragg law, the structure offers high reflectivity. The aperture has a triangular geometry that resembles the idea of a highly directional horn-like antenna. The design was developed to work at conventional WiFi frequencies based on the IEEE802.11 standards to adjust the signal coverage into the residence. Numerical analyses based in simulations were made using the ANSYS HFSS®software, in terms of reflection coefficient, radiation pattern, directivity and gain. The simulations shown the transparent layers performance together with an an tenna designed for operating frequency at the exact same design frequency, 5,7 GHz. Lastly, the dielectric reflector in almost cylindrical shape was manufactured using 3D printing and experimentally analysed. Comparisons between the results obtained in the numerical and experimental characterization are presented. Remarkably, we observed an improved directionality of the radiation pattern, in excellent agreement with nume rical simulations. Gain enhancements of more than 400% are reported in relation to the antenna gain without the Bragg structure. Significantly, the proposal is an economic and easy-to-build structure, which works with WiFi applications. Therefore, we hope our proposal can be easily implemented by non-specialists, just being placed around the antenna to improve the directivity and gain of the signal.
Keywords: Antena; diretividade; diagrama de irradiação; ganho; impressão 3D; refletor de Bragg; WiFi
3D printing; antenna; bragg reflector; directivity; gain; radiation pattern; Wifi
???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: Ribeiro, Jéssica Abranches Pinto. Refletor de bragg impresso em 3D para aumentar o ganho e a diretividade de antenas de ondas centimétricas e milimétricas. 2021. [ 65 ]. 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/225
Issue Date: 8-Dec-2021
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Mestrado em Engenharia de Telecomunicações

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