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Type: Tese de Doutorado
Title: Caracterização unificada de antenasnos domínios do tempo e frequência
Authors: Sandro Trindade Mordente Goncalves
First Advisor: Cassio Goncalves do Rego
First Referee: Fernando Jose da Silva Moreira
Second Referee: Elson Jose da Silva
Third Referee: Jose Ricardo Bergmann
metadata.dc.contributor.referee4: Moises Vidal Ribeiro
Abstract: O estudo de sinais de comunicação no domínio do tempo tem sido realizado com maior interesse nos últimos anos devido à rápida evolução dos recursos computacionais e ao estudo de sinais com espectro de frequências amplo. No entanto, ainda que a demanda por sistemas banda larga tenha aumentado substancialmente nos últimos anos, existe um grande interesse por sistemas que trabalham em uma pequena faixa de frequências. Para estes sistemas, técnicas de análise no domínio espectral são mais apropriadas. O objetivo deste trabalho é o estudo de parâmetros que caracterizem a radiação de campos elétricos e magnéticos por antenas diretamente nos domínios do tempo e frequência de uma forma unificada e direta através de uma formulação semi-analítica e a sua subseqüente aplicação na análise de antenas excitadas por fontes de comportamento temporal arbitrário. A formulação foi elaborada através da obtenção de um parâmetro para análise de antenas, a altura efetiva, que é um parâmetro estimado para antena na região de campo distante e independe do comportamento temporal da excitação. Para a obtenção da altura efetiva foi utilizado o Método da Expansão em Singularidades (SEM), que é capaz de modelar uma grandeza eletromagnética através das ressonâncias naturais presentes no objeto de análise. A expansão em singularidades permite a representação nos domínios temporal e espectral de uma forma simplificada. Neste trabalho propõe-se que as singularidades sejam extraídas por meio do método do Matrix Pencil, sendo que as correntes são obtidas numericamente através do Método das Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD) para antenas filamentares e analiticamente através do m´etodo da Abertura para antenas refletoras e, uma vez obtidas as singularidades, a formulação da altura efetiva semi-analítica seja então encontrada. A altura efetiva foi determinada para o dipolo, a log-periódica formada por matrix de dipolos e o refletor parabólico simétrico. Os resultados obtidos foram validados com soluções consolidadas na literatura. Os erros e limitações do método foram estudados e demonstrados através de representações gráficas e analíticas.
Abstract: The study of signals in the time domain has been raised last years due to the fast evolution of the computational resources, factor that limited the application of time domain techniques developed last decades. The great advantage of the study of time domain techniques is the ability to work with the electromagnetic quantities without domain transforms. This allows a huge content of frequencies in a certain signal can be analyzed without any discrimination of frequency. Although the interest for broadband systems has increased substantially last years, there is a high demand for systems that works in a small strip of frequencies. So techniques in the spectral domain are more appropriate due to the great development these techniques reached. The objective of this work is the study of parameters that characterize the radiation of electric and magnetic fields for antennas in the time and frequency domain on unifiedrepresentation and directly through a semi-analytical formulation and its subsequent application on the analysis of excited antennas for a temporal behavior arbitrary source. The Effective Height is a parameter for antenna analysis defined for quantities on far field region. The Singularity Expansion Method (SEM) can be used to obtain an unified formulation through the calculation of the current densities. The SEM is capable to model an electromagnetic quantity with the singularities extracted by the currents of the object of study. This work proposes that the singularities are extracted by the Matrix Pencil method applied on the currents obtained numerically through the Method of the Finite Differences in the Time Domain (FDTD) for wired antennas or analytically through Aperture method for reflector antennas and, once obtained the singularities, theformulation of the semi-analytical Effective Height equation is then found.In this work, the analyzed antennas were the dipole, the log-periodic dipole array and the symmetric parabolic reflector. The results were evaluated and validated for consolidated solutions in the literature. The errors and limitations of the method were studied and demonstrated through graphical and analytical representations.
Subject: Engenharia elétrica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CJHHW
Issue Date: 29-Sep-2010
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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