Desenvolvimento de um Ressoador Retangular de Fenda com Múltiplas Camadas de Substrato e com Utilização de Material PBG para Sistema de Comunicação Sem Fio
Antena de Fenda, Ressoador Retangular de Fenda, Banda Fotônica Proibida, Múltiplas Camadas, Método da Linha de Transmissão Transversa
No mundo globalizado moderno, as telecomunicações assumiram papel fundamental dentro das sociedades, provocando um grande aumento de demanda pela a tecnologia de comunicação sem fio, que vem acontecendo nos últimos anos tem aumentado bastante o número de aplicações que utilizam esta tecnologia. Em decorrência dessa demanda, novos materiais são desenvolvidos no sentido de possibilitar novos mecanismos de controle e propagação de ondas eletromagnéticas. A pesquisa para o desenvolvimento de novas tecnologias para comunicação sem fios apresenta caráter multidisciplinar que abrange desde o estudo de novas geometrias para antenas passivas, ativas até o de desenvolvimento de materiais para dispositivos que melhorem se desempenho naquela faixa de freqüência de operação.
Recentemente as antenas planares tem despertado interesses devido as suas características e vantagens que oferecem quando comparadas com os demais tipos de antenas.
Na área de comunicações móveis a necessidade de antenas desse tipo, tem se tornado cada vez mais utilizada devido ao intenso desenvolvimento, que necessita de antenas que operem em multifrequência e em banda larga. As antenas de microfita apresentam largura de banda estreita devido às perdas no dielétrico geradas pela irradiação. Outra limitação é a degradação do diagrama de irradiação devido à geração de ondas de superfície no substrato. Algumas técnicas estão sendo desenvolvidas para minimizar esta limitação de banda, como é o caso do estudo de materiais do tipo PBG – Photonic Band Gap, para compor o material dielétrico.
Este trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de projeto de um ressoador de fenda com múltiplas camadas e com utilização de substrato do tipo PBG, onde fora realizada a otimização a partir da analise numérica e em seguida, projetado o dispositivo proposto inicialmente para a faixa do espectro eletromagnético compreendida entre 3-9 GHz, que inclui basicamente a banda S até X. Foi utilizado como material dielétrico o RT/Duroid 5870 e RT/Duroid 6010.2LM onde ambos são laminados cerâmicos - PTFE com constantes dielétricas de 2.33 e 10.2, respectivamente. Através de uma investigação experimental foi realizado uma análise dos resultados simulados versus medidos observando o comportamento das características de radiação a partir da variação da altura das multicamadas de subtrato dielétrico.
Foi utilizado também o método LTT às estruturas ressoadoras retangulares de fenda com múltiplas, para a obtenção da freqüência de ressonância bem como toda a teoria que envolva os parâmetros eletromagnéticos da estrutura em estudo.
As análises desenvolvidas neste trabalho foram realizadas com utilização do método LTT – Linha de Transmissão Transversa, no domínio da Transformada de Fourier que utiliza uma componente de propagação na direção y (transversa à direção real de propagação z), tratando assim as equações gerais dos campos elétricos e magnéticos em função de e . A teoria PBG será aplicada para a obtenção da permissividade relativa para as polarizações s e p dos substratos compostos de material fotônico.
Os resultados são obtidos com o software comercial Ansoft HFSS, usado para a análise precisa do comportamento eletromagnético do dispositivo planar em estudo, por meio do Método dos Elementos Finitos (FEM).
Resultados numérico-computacionais são apresentados em forma de gráfico em duas e três dimensões, para aos parâmetros de perda de retorno, frequência de radiação, e diagrama de radiação para o dispositivo em estudo, e que tem como substratos, materiais fotônicos e que fora simulado em uma ferramenta computacional apropriada. No que diz respeito ao projeto do dispositivo planar em estudo são apresentados os resultados simulados e medidos que apresentam boa concordância com as medições efetuadas. Estes resultados consistem principalmente na identificação dos modos de ressonância e na determinação das características do dispositivo projetado, como freqüência de ressonância, perda de retorno e diagrama de radiação.