Síntese de fase não uniforme para aberturas circulares e cilíndricas
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Cássio Gonçalves do Rego
José Ricardo Bergmann
José Ricardo Bergmann
Resumo
As técnicas de síntese de campo sobre aberturas permitem definir distribuições de amplitude e fase sobre aberturas que atendem especificações de diagramas de radiação. O objetivo deste trabalho é apresentar formulações para síntese de fase não uniforme de aberturas circulares e cilíndricas. Partindo de uma formulação que considera distribuição de amplitude uniforme, investiga-se aqui a influência de distribuições de amplitudes não uniformes sobre aberturas com o objetivo de reduzir os níveis de lóbulos secundários dos diagramas de radiação. Para aberturas circulares, investiga-se seis distribuições de amplitude, considerando diagramas topo plano e Isoflux. Já para aberturas cilíndricas, investiga-se quatro distribuições de amplitudes, considerando o diagrama de radiação cossecante-ao-quadrado. Uma vez definidas as distribuições de amplitude e fase, emprega-se o Método da Abertura para calcular os respectivos diagramas de radiação. Estes resultados são comparados com diretividades teóricas. Então, o Método da Abertura é empregado neste trabalho como forma de validação das distribuições de amplitude e fase propostas. Também é apresentado o emprego de distribuições de amplitude e fase não uniformes no projeto de antenas duplo-refletoras de aberturas circular e cilíndrica. Os refletores das antenas são sintetizados com base nos princípios da Óptica Geométrica. Já a análise dos refletores é
feita por meio do Método dos Momentos e do software ANSYS HFSS. Como principal contribuição deste trabalho, destaca-se distribuições de amplitude e fase não uniformes que atendem às especificações de diagramas de radiação predefinidas. Além disso, foi verificado que algumas das distribuições investigadas apresentaram redução dos níveis de lóbulos secundários nos diagramas de radiação, alcançando o objetivo inicial do trabalho. Paralelo ao estudo de síntese de fase, desenvolveu-se neste trabalho a solução analítica para diretividade teórica Isoflux.
Abstract
Field synthesis techniques over apertures allow the definition of amplitude and phase distributions over openings that comply with radiation pattern specifications. The goal of this study is to present formulations for the non-uniform phase synthesis of circular
and cylindrical apertures. Starting with a formulation that assumes a uniform amplitude distribution, we explore the impact of non-uniform amplitude distributions over apertures with the objective of minimizing the levels of secondary lobes in the radiation patterns.
For circular apertures, six amplitude distributions are examined, considering flat-top and Isoflux patterns. For cylindrical apertures, four amplitude distributions are explored, taking into account the cosecant-squared radiation pattern. Once the amplitude and phase distributions are established, the Aperture Method is employed to compute the corresponding radiation patterns. These results are compared with theoretical directivities. Subsequently, the Aperture Method is utilized in this work to validate the proposed
amplitude and phase distributions. The utilization of non-uniform amplitude and phase distributions in the design of dual-reflector antennas with circular and cylindrical apertures is also outlined. The reflectors of these antennas are synthesized based on the principles of Geometric Optics. The analysis of the reflectors is conducted using the Method of Moments
and the ANSYS HFSS software. As the primary contribution of this work, non-uniform amplitude and phase distributions that meet predefined radiation pattern specifications are emphasized. Furthermore, it was observed that some of the investigated distributions
exhibited a reduction in the levels of secondary lobes in the radiation patterns, achieving the initial goal of the work. In parallel with the phase synthesis study, the analytical solution for the Isoflux theoretical directivity was developed in this research.
Assunto
Engenharia elétrica, Antenas refletoras, Método dos momentos (Estatística)
Palavras-chave
Antenas duplo-refletoras, Método da abertura, Método dos momentos, Diagramas de radiação, Síntese de campo
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