Simulation of the Magnetic Induction Vector of a Magnetic Core to be Used in FFC NMR Relaxometry

This paper is a contribution for the assessment and comparison of magnet properties based on magnetic field characteristics particularly concerning the magnetic induction uniformity in the air gaps. For this aim, a solver was developed and implemented to determine the magnetic field of a magnetic core to be used in Fast Field Cycling (FFC) Nuclear Magnetic Resonance (NMR) relaxometry. The electromagnetic field computation is based on a 2D finite-element method (FEM) using both the scalar and the vector potential formulation. Results for the magnetic field lines and the magnetic induction vector in the air gap are presented. The target magnetic induction is 0.2 T, which is a typical requirement of the FFC NMR technique, which can be achieved with a magnetic core based on permanent magnets or coils. In addition, this application requires high magnetic induction uniformity. To achieve this goal, a solution including superconducting pieces is analyzed. Results are compared with a different FEM program.

Low Profile Multi-Band Antenna for Mobile Communications

In this paper, the design of low profile antennas by using Electromagnetic Band Gap (EBG) structures is introduced. Taking advantage of the fact that they can behave as Perfect Magnetic Conductor (PMC), it is shown that these structures exhibit dual band in-phase reflection at WLAN (Wireless Local Area Network) bands, the 2.4 GHz and 5.2 GHz bands. These structures are applied to PIFA (Planar Inverted-F Antenna) and the results show that it is possible to obtain low profile PIFA's.

Antena multi-banda para comunicações móveis

O desenvolvimento dos sistemas de comunicações móveis tem vindo a ser cada vez maior, fazendo com que os sistemas funcionem em várias bandas de operação. Neste sentido, surge a necessidade de desenvolver antenas que superem aquelas já existentes, ao nível das suas propriedades electromagnéticas, para que os sistemas apresentem uma maior qualidade e possam corresponder às exigências inerentes ao desenvolvimento das sociedades. O objectivo desta dissertação de Mestrado é dimensionar, construir e medir uma antena multi-banda para comunicações móveis, com base em estruturas EBG (Electromagnetic Band-Gap) que melhorem o comportamento electromagnético daquelas já existentes, para a banda de frequências de 2.4 GHz e de 5.2 GHz. Começa-se por fazer-se um estudo acerca do estado da arte de estruturas EBG, muito utilizadas em várias áreas, nomeadamente a área das antenas, área sobre a qual esta dissertação assenta. Posteriormente é feita uma breve introdução às antenas microstrip, particularizando de seguida para antenas PIFA e as suas características. Posteriormente é feito o estudo de uma antena PIFA, com e sem a influência de estruturas EBG, para as bandas de 2.4 GHz e 5.2 GHz. Posteriormente são apresentados e comparados resultados das várias antenas. Da análise desses resultados, verifica-se que é possível obter uma antena de baixo perfil com a utilização de estruturas EBG como plano de massa. Além disso, verifica-se também que é possível diminuir a radiação traseira e aumentar a largura de banda. Finalmente, são apresentadas algumas conclusões e várias propostas de trabalho futuro.

Caracterização bidimensional de um canal rádio Wimax

Com o crescimento previsível e exponencial das redes de comunicações móveis motivado pela mobilidade, flexibilidade e também comodidade do utilizador levam a que este se torne na fatia mais importante do mundo das telecomunicações dos dias que correm. Assim é importante estudar e caracterizar canais rádio para as mais diversas gamas de frequências utilizadas nas mais variadas tecnologias. O objectivo principal desta dissertação de Mestrado é caracterizar um canal rádio para a tecnologia sem fios Worldwide Inter-operability for Microwave Access (Wimax para as frequências de 3,5 GHz e 5 GHz) actualmente vista pela comunidade científica como a tecnologia sem fios com maiores perspectivas de sucesso. Para tal, determinaram-se o Perfil de Atraso de Potência (PAP) e também a Potência em Função da Distância (PFD) recorrendo ao método computacional de simulação Finite-Difference Time-Domain (FDTD). De forma a estudar e caracterizar o canal rádio, em termos de desvanecimento relativo ao espalhamento de atraso, usaram-se dois métodos alternativos que têm como entrada o PAP. Para caracterizar o canal quanto ao desvanecimento baseado em espalhamento de Doppler, recorreu-se também a duas técnicas alternativas tendo como entrada o PFD. Em ambas as situações os dois métodos alternativos convergiram para os mesmos resultados. A caracterização é feita em dois cenários diferentes: um em que consideramos que a maioria dos obstáculos são condutores eléctricos perfeitos (CEP) e que passaremos a designar Cenário PEC, e um segundo cenário em que os obstáculos têm propriedades electromagnéticas diferentes, e que passará a ser designado por Cenário MIX. Em ambos os cenários de análise concluiu-se que o canal é plano, lento e sem ISI.

Correntes harmónicas em lâmpadas compactas: sistema de aquisição e processamento de sinal e impacto nas instalações eléctricas

Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Electrónica Industrial

Segurança em ressonância magnética: exposição ocupacional a campos electromagnéticos

Pretendeu-se contribuir para um melhor entendimento sobre a discussão patente ao redor da Diretiva EMF 2004/40/CE que limita a exposição dos profissionais aos campos eletromagnéticos (CEM) utilizados em Ressonância Magnética (RM). A aplicabilidade da RM será posta em causa se forem impostos, na prática clínica, os limites expressos na diretiva. Foi explorada a evidência científica, sobre a controvérsia gerada em torno do tema. Analisaram-se guidelines, leis e documentos oficiais e foi aplicado um inquérito a 11 grupos profissionais envolvidos na problemática, distribuídos por vários países. Foi construído o diagrama do campo de forças utilizando a aplicação Policymaker K4 health® afim de se especular sobre influências, forças, poder e estratégias desenvolvidas que possam restringir ou facilitar a aplicação da Diretiva. Verificou-se que 62% dos inquiridos desconhece a Diretiva e o seu conteúdo bem como a posição da Sociedade Europeia de Radiologia (ESR) e 69% dos inquiridos não tem acompanhado os desenvolvimentos do tema. Referem não ter conhecimento da ocorrência de incidentes, para além do efeito míssil e do aquecimento devido a Radiofrequência – Specific Absortion Ratio (SAR). Consideram que o impacto político da Diretiva será neutro, mas o impacto clínico e económico serão negativos. Existe uma subestimação geral desta controvérsia e um não reconhecimento das consequências que a aplicação da Diretiva poderá ter na prática clínica. Admite-se o desenvolvimento de estratégias de pressão e influência para com o poder legislativo da Comissão Europeia e do Conselho, quanto a esta matéria.

Campos eletromagnéticos: perceção e aceitação do risco

Introdução e Objetivos – Os campos eletromagnéticos estão presentes naturalmente no Universo. Há alguns anos, os valores referentes a campos eletromagnéticos eram relativamente constantes. Com o desenvolvimento da tecnologia, a exposição a novas fontes de radiação eletromagnética aumentou. Desta forma, é normal que a preocupação pública, principalmente sobre os potenciais riscos para a saúde provenientes dos campos eletromagnéticos, tenha aumentado. O objetivo deste trabalho foi conhecer e analisar a preocupação e a perceção dos indivíduos sobre a radiação eletromagnética, tendo por base que um dos principais fatores para a adoção de medidas de precaução é o modo como o risco é percecionado pelo indivíduo. Metodologia – Trata-se de um estudo do tipo descritivo, de natureza quantitativa. A amostra, composta por 320 indivíduos, é de natureza não probabilística de conveniência. Resultados – Verificou-se que os inquiridos se manifestam “pouco preocupados” relativamente à exposição aos campos eletromagnéticos, desconhecem as fontes emissoras de radiação eletromagnética presentes no seu quotidiano e não tomam precauções relativamente à exposição a campos eletromagnéticos. Conclusões – Os indivíduos mostram imaturidade conscienciosa em relação à problemática da radiação eletromagnética, em parte justificada pela ausência de mecanismos sensoriais que a permitam detetar. A aposta na educação e sensibilização pode garantir um futuro com melhor qualidade de vida. É importante reunir esforços de várias entidades (saúde, meios de comunicação social e educação). A escola, através das crianças e jovens, constitui um meio privilegiado para a transmissão de informação.

Generation of Nakagami correlated fading in GNSS signals affected by ionospheric scintillation

We propose a low complexity technique to generate amplitude correlated time-series with Nakagami-m distribution and phase correlated Gaussian-distributed time-series, which is useful for the simulation of ionospheric scintillation effects in GNSS signals. To generate a complex scintillation process, the technique requires solely the knowledge of parameters Sa (scintillation index) and σφ (phase standard deviation) besides the definition of models for the amplitude and phase power spectra. The concatenation of two nonlinear memoryless transformations is used to produce a Nakagami-distributed amplitude signal from a Gaussian autoregressive process.

Performance analysis of a VDFLL GNSS receiver architecture under ionospheric scintillation and multipath conditions

A noncoherent vector delay/frequency-locked loop (VDFLL) architecture for GNSS receivers is proposed. A bank of code and frequency discriminators feeds a central extended Kalman filter that estimates the receiver's position and velocity, besides the clock error. The VDFLL architecture performance is compared with the one of the classic scalar receiver, both for scintillation and multipath scenarios, in terms of position errors. We show that the proposed solution is superior to the conventional scalar receivers, which tend to lose lock rapidly, due to the sudden drops of the received signal power.

Performance comparison of a VDFLL versus VDLL and scalar GNSS receiver architectures in Harsh scenarios

We analyze the advantages and drawbacks of a vector delay/frequency-locked loop (VDFLL) architecture regarding the conventional scalar and the vector delay-locked loop (VDLL) architectures for GNSS receivers in harsh scenarios that include ionospheric scintillation, multipath, and high dynamics motion. The VDFLL is constituted by a bank of code and frequency discriminators feeding a central extended Kaiman filter (EKF) that estimates the receiver's position, velocity, and clock bias. Both code and frequency loops are closed vectorially through the EKF. The VDLL closes the code loop vectorially and the phase loops through individual PLLs while the scalar receiver closes both loops by means of individual independent PLLs and DLLs.

Practical simulation of GNSS signals in the presence of ionospheric scintillaton

We propose a low complexity technique to generate amplitude correlated time-series with Nakagami-m distribution and phase correlated Gaussian-distributed time-series, which is useful in the simulation of ionospheric scintillation effects during the transmission of GNSS signals. The method requires only the knowledge of parameters S4 (scintillation index) and σΦ (phase standard deviation) besides the definition of models for the amplitude and phase power spectra. The Zhang algorithm is used to produce Nakagami-distributed signals from a set of Gaussian autoregressive processes.

Viability of the use of thin-film A-SiC:H photodiodes for protein identification

In this paper, we present a multilayer device based on a-Si:H/a-SiC:H that operates as photodetector and optical filter. The use of such device in protein detection applications is relevant in Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) measurements. This method demands the detection of fluorescent signals located at specific wavelengths bands in the visible part of the electromagnetic spectrum. The device operates in the visible range with a selective sensitivity dependent on electrical and optical bias. Several nanosensors were tested with a commercial spectrophotometer to assess the performance of FRET signals using glucose solutions of different concentrations. The proposed device was used to demonstrate the possibility of FRET signals detection, using visible signals of similar wavelength and intensity. The device sensitivity was tuned to enhance the wavelength band of interest using steady state optical bias at 400 nm. Results show the ability of the device to detect signals in this range. © 2014 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Exposição ocupacional a campos electromagnéticos em ressonância magnética: a RM 3 TESLA do Hospital Dona Estefânia

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde

Minimal anomaly-free chiral fermion sets and gauce coupling unification

We look for minimal chiral sets of fermions beyond the standard model that are anomaly free and, simultaneously, vectorlike particles with respect to color SU(3) and electromagnetic U(1). We then study whether the addition of such particles to the standard model particle content allows for the unification of gauge couplings at a high energy scale, above 5.0 x 10(15) GeV so as to be safely consistent with proton decay bounds. The possibility to have unification at the string scale is also considered. Inspired in grand unified theories, we also search for minimal chiral fermion sets that belong to SU(5) multiplets, restricted to representations up to dimension 50. It is shown that, in various cases, it is possible to achieve gauge unification provided that some of the extra fermions decouple at relatively high intermediate scales.

Design and optimization of na ultra wideband and compact microwave antenna for radiometric monitoring of brain temperature

We present the modeling efforts on antenna design and frequency selection to monitor brain temperature during prolonged surgery using noninvasive microwave radiometry. A tapered log-spiral antenna design is chosen for its wideband characteristics that allow higher power collection from deep brain. Parametric analysis with the software HFSS is used to optimize antenna performance for deep brain temperature sensing. Radiometric antenna efficiency (eta) is evaluated in terms of the ratio of power collected from brain to total power received by the antenna. Anatomical information extracted from several adult computed tomography scans is used to establish design parameters for constructing an accurate layered 3-D tissue phantom. This head phantom includes separate brain and scalp regions, with tissue equivalent liquids circulating at independent temperatures on either side of an intact skull. The optimized frequency band is 1.1-1.6 GHz producing an average antenna efficiency of 50.3% from a two turn log-spiral antenna. The entire sensor package is contained in a lightweight and low-profile 2.8 cm diameter by 1.5 cm high assembly that can be held in place over the skin with an electromagnetic interference shielding adhesive patch. The calculated radiometric equivalent brain temperature tracks within 0.4 degrees C of the measured brain phantom temperature when the brain phantom is lowered 10. C and then returned to the original temperature (37 degrees C) over a 4.6-h experiment. The numerical and experimental results demonstrate that the optimized 2.5-cm log-spiral antenna is well suited for the noninvasive radiometric sensing of deep brain temperature.