Análise e Projeto de Estruturas Ultraminiaturizadas de FSS para Aplicações em Sistemas de Sensoriamento de Temperatura
Superfícies Seletivas de Frequência; Ultraminiaturização; Circuito Equivalente; Sensoriamento de Temperatura.
Este trabalho apresenta um estudo sobre Superfícies Seletivas de Frequência (FSS) ultraminiaturizadas, para aplicações em sistemas de sensoriamento de temperatura. São propostas duas FSS 2,5D com elementos inspirados em linhas metálicas convolucionadas impressas em um substrato dielétrico de FR-4. As vias inseridas contribuem com os efeitos capacitivos e indutivos na estrutura, proporcionando a ultraminiaturização das dimensões das células unitárias. As FSS têm o tamanho das células unitárias iguais a 4,68 % e 6,80 % dos comprimentos de ondas no espaço livre para as frequências de 2,34 GHz e 2,72 GHz (frequências de ressonância), respectivamente, com a segunda estrutura apresentando comportamento dual-band. Dois modelos de circuito equivalente são propostos para entender melhor o princípio operacional das FSS. A aplicação dessas estruturas para uso em sensoreamento de temperatura é estudada. De acordo com a literatura a permissividade elétrica do material dielétrico utilizado sofre alteração com a mudança da temperatura do material, com essa relação as simulações foram feitas e as FSS apresentaram uma relação linear de frequência de ressonância e temperatura. Os dois sensores propostos foram construídos e medidos desde a temperatura ambiente até 120 °C, ambos apresentaram uma ótima sensibilidade as mudanças de temperatura. Os resultados numéricos simulados para os protótipos projetados foram obtidos pelo software ANSYS HFSS e pelo modelo de circuito equivalente. Os protótipos dos sensores foram construídos e foi realizada a caracterização experimental dos coeficientes de transmissão, largura de banda e frequência de ressonância. Os valores obtidos nos experimentos foram comparados e discutidos com os resultados das simulações, os quais apresentaram boa concordância.