Projeto de acopladores híbridos em quadratura modulares e aterramento virtual para aplicações em microondas

dc.creatorFilipe Carvalho de Andrade
dc.date.accessioned2026-05-11T13:10:55Z
dc.date.issued2026-03-04
dc.description.abstractThis work presents the development, optimization, and experimental validation of a fullyplanar quadrature hybrid coupler, developed on FR-4 substrate and designed to operatefrom 2 to 4 GHz. The study started from the reproduction of a reference model andevolved through five methodological stages: initial modeling in F4B-2, transposition ofelectrical lengths to FR-4, substitution of grounding vias with radial stub networks actingas virtual grounds, parametric optimization aiming to minimize losses, maximize isolation,and ensure phase quadrature, and finally, prototype fabrication and characterization.The results demonstrated the technical viability of FR-4 for microwave applicationswhen combined with virtual grounding techniques, presenting impedance matching andisolation lower than -15 dB, as well as phase deviation within ±5◦ in the 2.41 GHz to 5.00GHz range. However, S12 degradation below 2 GHz and fabrication constraints due tothe extreme miniaturization of the tracks were observed. It is concluded that the FR-4substrate combined with radial stubs constitutes an alternative for broadband couplers,recommending geometric adjustments and high-resolution manufacturing techniques toimprove device robustness.
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/2697
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso aberto
dc.rightsAttribution 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectEngenharia elétrica
dc.subjectAntenas (Eletrônica)
dc.subjectCircuitos eletrônicos
dc.subjectFibras de vidro
dc.subject.otherAcoplador híbrido
dc.subject.otherFR-4
dc.subject.otherTocos radiais
dc.subject.otherMicroondas
dc.subject.otherTerra virtual
dc.titleProjeto de acopladores híbridos em quadratura modulares e aterramento virtual para aplicações em microondas
dc.title.alternativeDesign of modular quadrature hybrid couplers and virtual grounding for microwave applications
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Gilberto Medeiros Ribeiro
local.contributor.advisor-co1Jhonattan Cordoba Ramirez
local.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1681880375960859
local.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1703602216811387
local.contributor.advisor1Cássio Gonçalves do Rego
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4951179285879076
local.contributor.referee1Gláucio Lopes Ramos
local.contributor.referee1Marlon Jesus Lizarazo Urbina
local.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/4312461330278123
local.description.resumoEste trabalho apresenta o desenvolvimento, otimização e validação experimental de um acoplador híbrido em quadratura totalmente planar, elaborado sobre substrato FR-4 e projetado para operar de 2 a 4 GHz. O estudo partiu da reprodução de um modelo de referência e evoluiu por cinco etapas metodológicas: modelagem inicial em F4B-2, transposição dos comprimentos elétricos para FR-4, substituição das vias de aterramento por redes de tocos radiais que atuam como terras virtuais, otimização paramétrica visando minimizar perdas, maximizar isolamento e assegurar quadratura de fase, e por fim, fabricação e caracterização de protótipos. Os resultados demonstraram a viabilidade técnica do FR-4 para aplicações de micro-ondas quando aliado às técnicas de aterramento virtual, apresentando casamento de impedância e isolamento inferiores a -15 dB, além de desvio de fase dentro de ±5° na faixa de 2,41 GHz a 5,00 GHz. Observou-se, contudo, degradação de S12 abaixo de 2 GHz e restrições de fabricação decorrentes da miniaturização extrema das trilhas. Conclui-se que o substrato FR-4 combinado a tocos radiais constitui uma alternativa para acopladores de banda larga, recomendando-se ajustes geométricos e técnicas de manufatura de alta resolução para ampliar a robustez do dispositivo.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7007-1865
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
local.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::TEORIA ELETROMAGNETICA, MICROONDAS, PROPAGACAO DE ONDAS, ANTENAS

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