Antenas de microfita com patch quase-fractal para aplicações em Redes WPAN/WLAN

The microstrip antennas are in constant evidence in current researches due to several advantages that it presents. Fractal geometry coupled with good performance and convenience of the planar structures are an excellent combination for design and analysis of structures with ever smaller features and multi-resonant and broadband. This geometry has been applied in such patch microstrip antennas to reduce its size and highlight its multi-band behavior. Compared with the conventional microstrip antennas, the quasifractal patch antennas have lower frequencies of resonance, enabling the manufacture of more compact antennas. The aim of this work is the design of quasi-fractal patch antennas through the use of Koch and Minkowski fractal curves applied to radiating and nonradiating antenna s edges of conventional rectangular patch fed by microstrip inset-fed line, initially designed for the frequency of 2.45 GHz. The inset-fed technique is investigated for the impedance matching of fractal antennas, which are fed through lines of microstrip. The efficiency of this technique is investigated experimentally and compared with simulations carried out by commercial software Ansoft Designer used for precise analysis of the electromagnetic behavior of antennas by the method of moments and the neural model proposed. In this dissertation a study of literature on theory of microstrip antennas is done, the same study is performed on the fractal geometry, giving more emphasis to its various forms, techniques for generation of fractals and its applicability. This work also presents a study on artificial neural networks, showing the types/architecture of networks used and their characteristics as well as the training algorithms that were used for their implementation. The equations of settings of the parameters for networks used in this study were derived from the gradient method. It will also be carried out research with emphasis on miniaturization of the proposed new structures, showing how an antenna designed with contours fractals is capable of a miniaturized antenna conventional rectangular patch. The study also consists of a modeling through artificial neural networks of the various parameters of the electromagnetic near-fractal antennas. The presented results demonstrate the excellent capacity of modeling techniques for neural microstrip antennas and all algorithms used in this work in achieving the proposed models were implemented in commercial software simulation of Matlab 7. In order to validate the results, several prototypes of antennas were built, measured on a vector network analyzer and simulated in software for comparison

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

As antenas de microfita estão em constante evidência nas pesquisas atuais, isso devido às inúmeras vantagens que apresentam. A geometria fractal aliada ao bom desempenho e comodidade das estruturas planares são uma excelente combinação para projetos e análise de estruturas cada vez menores e com características multi-ressonantes e banda larga. Essa geometria tem sido aplicada em antenas tipo patch em microfita para reduzir o seu tamanho e evidenciar o seu comportamento multi-banda. Em comparação com as antenas em microfita convencionais, as antenas patch quase-fractais apresentam freqüências de ressonância inferiores, possibilitando a fabricação de antenas ainda mais compactas. O objetivo desse trabalho consiste no projeto de antenas patches quase-fractal por meio da utilização de curvas fractais de Koch e Minkowski aplicado às margens radiante e não-radiante de uma antena inset-fed patch retangular convencional alimentada por linha de microfita com reentrâncias, inicialmente projetada para a freqüência de 2,45 GHz a ser observada. A técnica inset-fed é investigada para o casamento de impedâncias das antenas fractais, que são alimentadas através de linhas de microfita com reentrâncias. A eficiência dessa técnica é investigada experimentalmente e comparada com simulações realizadas pelo software comercial Ansoft Designer, usado para a análise precisa do comportamento eletromagnético das antenas através do método dos momentos e pelo modelo neural proposto. Nessa dissertação um estudo bibliográfico em teoria de antenas de microfita é realizado, o mesmo estudo é realizado a respeito da geometria fractal, dando ênfase a suas mais diversas formas, técnicas de geração desses fractais bem como sua aplicabilidade. Este trabalho ainda apresenta um estudo em redes neurais artificiais, evidenciando os tipos/arquitetura de redes utilizadas e suas características, bem como os algoritmos de treinamento que foram utilizados para sua implementação. As equações dos ajustes dos parâmetros para as redes utilizadas nesse trabalho foram deduzidas a partir do método do gradiente. Também será realizada uma investigação com ênfase na miniaturização dessas novas estruturas propostas, indicando o quanto uma antena projetada com contornos fractais é capaz de miniaturizar uma antena patch retangular convencional. O estudo também consiste de uma modelagem por meio de redes neurais artificiais dos mais diversos parâmetros eletromagnéticos das antenas quase-fractais. Os resultados apresentados demonstram a excelente capacidade das técnicas neurais para modelagem de antenas de microfita, e todos os algoritmos utilizados nesse trabalho na obtenção dos modelos propostos foram implementados no software comercial de simulação Matlab 7. Com a finalidade de validar os resultados obtidos, vários protótipos de antenas foram construídos, medidos em um analisador de rede vetorial e simulados em software para comparação