Radiation characteristics enhancement of planar structures using metasurfaces

In this thesis, the focus is on utilizing metasurfaces to improve radiation characteristics of planar structures. The study encompasses various aspects of metasurface applications, including enhancing antenna radiation characteristics and manipulating electromagnetic (EM) waves, such as polarization conversion and anomalous reflection. The thesis introduces the design of a single-port antenna with dual-mode operation, integrating metasurfaces. This antenna serves as the front-end for a next-generation tag, functioning as a position sensor with identification and energy harvesting capabilities. It operates in the lower European Ultra-Wideband (UWB) frequency range for communication/localization and the UHF band for wireless energy reception. The design aims for a low-profile stack-up that remains unaffected by background materials. Researchers worldwide are drawn to metasurfaces due to their EM wave manipulation capabilities. The thesis also demonstrates how a High-Impedance Surface (HIS) can enhance the antenna's versatility through metasurface application, including conformal design using 3D-printing technology, ensuring adaptability for various deformation and tracking/powering scenarios. Additionally, the thesis explores two distinct metasurface applications. One involves designing an angularly stable super-wideband Circular Polarization Converter (CPC) operating from 11 to 35GHz with an impressive relative impedance bandwidth of 104.3%. The CPC shows a stable response even at oblique incidences up to 40 degrees, with a Peak Cross-Polarization Ratio (PCR) exceeding 62% across the entire band. The second application focuses on an Intelligent Reflective Surface (IRS) capable of redirecting incoming waves in unconventional directions. Tunability is achieved through an artificially developed ferroelectric material (HfZrO) and distributed capacitive elements (IDC) to fine-tune impedance and phase responses at the meta-atom level. The IRS demonstrates anomalous reflection for normal incident waves. These innovative applications of metasurfaces offer promising advancements in antenna design, EM wave manipulation, and versatile wireless communication systems.

Serviços de telecomunicações banda larga internacional utilizando sistemas ópticos submarinos : como a competição transformou um setor atrativo em hostil e quais são as alternativas de saída

Apresenta o cenário do setor de telecomunicações no final da década de 90 e suas principais tendências. Explicita a arquitetura básica dos sistemas ópticos submarinos, detalhando a infra-estrutura disponível no Brasil. Aponta as razões que levaram ao acirramento da competição e à degradação de valor das empresas prestando serviços banda larga internacional utilizando sistemas ópticos submarinos. Apresenta a estratégia das principais empresas atuando no Brasil, suas conseqüências e reveses. Analisa o setor segundo o modelo de Porter. Aponta alternativas para a criação de valor utilizando o conceito de "coopetição".

Análise e projeto de superfícies seletivas em frequência multibanda e/ou banda larga

Frequency selective surfaces (Frequency Selective Surface - FSS) are often used in various applications in telecommunications. Some of these applications may require that these structures have response with multiple resonance bands. Other applications require that the FSS response have large frequency range, to meet the necessary requirements. FSS to design with these features there are numerous techniques cited in the scientific literature. Thus, the purpose of this paper is to examine some common techniques such as: Overlap of FSS; Elements combined; Elements Elements convolucionados and fractals. And designing multiband FSS and / or broadband selecting simple ways in terms of construction and occupy the smallest possible space, aiming at practical applications. Given these requirements, three projects FSS were performed: a technology applied to IEEE 802.11 a/b/g/n and two projects for application in UWB. In project development, commercial software Ansoft DesignerTM and experimental results were satisfactory was used

Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 μm

Presentación del Proyecto Fin de Carrera titulado "Diseño de un Amplificador de Bajo Ruido de Ultra Banda Ancha para un Receptor de UWB en CMOS 0.35 μm"

Sistemas de cálculo, análise e operação virtual: interferências de campos elétricos e magnéticos produzidas por estações radio base de acesso múltiplo por divisão de código em banda larga - WCDMA

In this work it was developed mathematical resolutions taking as parameter maximum intensity values for the interference analysis of electric and magnetic fields and was given two virtual computer system that supports families of CDMA and WCDMA technologies. The first family were developed computational resources to solve electric and magnetic field calculations and power densities in Radio Base stations , with the use of CDMA technology in the 800 MHz band , taking into account the permissible values referenced by the Commission International Protection on non-Ionizing Radiation . The first family is divided into two segments of calculation carried out in virtual operation. In the first segment to compute the interference field radiated by the base station with input information such as radio channel power; Gain antenna; Radio channel number; Operating frequency; Losses in the cable; Attenuation of direction; Minimum Distance; Reflections. Said computing system allows to quickly and without the need of implementing instruments for measurements, meet the following calculated values: Effective Radiated Power; Sector Power Density; Electric field in the sector; Magnetic field in the sector; Magnetic flux density; point of maximum permissible exposure of electric field and power density. The results are shown in charts for clarity of view of power density in the industry, as well as the coverage area definition. The computer module also includes folders specifications antennas, cables and towers used in cellular telephony, the following manufacturers: RFS World, Andrew, Karthein and BRASILSAT. Many are presented "links" network access "Internet" to supplement the cable specifications, antennas, etc. . In the second segment of the first family work with more variables , seeking to perform calculations quickly and safely assisting in obtaining results of radio signal loss produced by ERB . This module displays screens representing propagation systems denominated "A" and "B". By propagating "A" are obtained radio signal attenuation calculations in areas of urban models , dense urban , suburban , and rural open . In reflection calculations are present the reflection coefficients , the standing wave ratio , return loss , the reflected power ratio , as well as the loss of the signal by mismatch impedance. With the spread " B" seek radio signal losses in the survey line and not targeted , the effective area , the power density , the received power , the coverage radius , the conversion levels and the gain conversion systems radiant . The second family of virtual computing system consists of 7 modules of which 5 are geared towards the design of WCDMA and 2 technology for calculation of telephone traffic serving CDMA and WCDMA . It includes a portfolio of radiant systems used on the site. In the virtual operation of the module 1 is compute-: distance frequency reuse, channel capacity with noise and without noise, Doppler frequency, modulation rate and channel efficiency; Module 2 includes computes the cell area, thermal noise, noise power (dB), noise figure, signal to noise ratio, bit of power (dBm); with the module 3 reaches the calculation: breakpoint, processing gain (dB) loss in the space of BTS, noise power (w), chip period and frequency reuse factor. Module 4 scales effective radiated power, sectorization gain, voice activity and load effect. The module 5 performs the calculation processing gain (Hz / bps) bit time, bit energy (Ws). Module 6 deals with the telephone traffic and scales 1: traffic volume, occupancy intensity, average time of occupancy, traffic intensity, calls completed, congestion. Module 7 deals with two telephone traffic and allows calculating call completion and not completed in HMM. Tests were performed on the mobile network performance field for the calculation of data relating to: CINP , CPI , RSRP , RSRQ , EARFCN , Drop Call , Block Call , Pilot , Data Bler , RSCP , Short Call, Long Call and Data Call ; ECIO - Short Call and Long Call , Data Call Troughput . As survey were conducted surveys of electric and magnetic field in an ERB , trying to observe the degree of exposure to non-ionizing radiation they are exposed to the general public and occupational element. The results were compared to permissible values for health endorsed by the ICNIRP and the CENELEC .

Aplicação do ultra-som em sistemas eletroquímicos: considerações teóricas e experimentais

The aim of this review is to present and discuss the applications of ultrasound in electrochemical systems such as in sonoelectroanalysis and sonoelectrolysis for the electrochemical combustion of organic compounds. Initially, theoretical and experimental aspects are discussed, particularly those related to the enhancement of mass transport and the surface cleaning effects. Some results are included to illustrate alternative geometries for the experimental measurements and the working electrodes used in these systems. In the sequence, the available publications are presented and discussed to demonstrate that ultrasound combined with electrochemical techniques is a powerful set-up for the detection of analytes such as metals and/or organic compounds in hostile media and for the effective destruction of toxic organic substances. At the end, a table summarizes the results already published in the literature.

Transreceptor de faixa larga baseado em impulso de rádio para sensor sem fios de curta distância implementado em tecnologia CMOS

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Aplicação do ultra-som em sistemas eletroquímicos: considerações teóricas e experimentais

The aim of this review is to present and discuss the applications of ultrasound in electrochemical systems such as in sonoelectroanalysis and sonoelectrolysis for the electrochemical combustion of organic compounds. Initially, theoretical and experimental aspects are discussed, particularly those related to the enhancement of mass transport and the surface cleaning effects. Some results are included to illustrate alternative geometries for the experimental measurements and the working electrodes used in these systems. In the sequence, the available publications are presented and discussed to demonstrate that ultrasound combined with electrochemical techniques is a powerful set-up for the detection of analytes such as metals and/or organic compounds in hostile media and for the effective destruction of toxic organic substances. At the end, a table summarizes the results already published in the literature.

A universalização da banda larga no Brasil: o papel das micro e pequenas operadoras

O Brasil é um dos principais atores do novo ambiente econômico mundial, mas para permanecer atrativo, deve fazer progressos significativos no campo das Tecnologias de Informação e da Comunicação (TIC). Assim, um serviço de internet banda larga é primordial para o desenvolvimento de regiões distantes, geralmente de baixa renda e que não têm acesso a instalações de telecomunicações, nem aos serviços de internet banda larga. De fato, a penetração da banda larga no Brasil apresenta situação inferior à média mundial e boa parte da população ainda está excluída do mundo digital por causa das desigualdades sociais e as dimensões continentais do país. Para preencher esta lacuna, o governo federal lançou, em 2010, o Programa Nacional de Banda Larga (PNBL). No entanto, a penetração de banda larga permanece em níveis baixos, mesmo em grandes centros urbanos e com uma distribuição regional desigual, especialmente quando comparados internacionalmente. As concessionárias não estão desempenhando o seu papel de universalização dos serviços de banda larga e as pequenas e médias operadoras podem desempenhar um papel fundamental na promoção desse objetivo. Esse trabalho tem o propósito de investigar se é possível conciliar o modelo vigente de telecomunicações regido pela Lei Geral das Telecomunicações (LGT) com a universalização dos serviços de banda larga, desde que apoiado num mercado competitivo e menos concentrado, com pequenas e médias operadoras. Como verificação, foi feito um trabalho empírico com base em entrevistas semiestruturadas com profissionais de telecomunicações do setor público e privado, assim como uma análise de padrão de codificação dessas entrevistas. Os resultados mostram, porém, que o ambiente regulatório atual pode gerar incentivos à operação de qualidade nas áreas remotas e de baixa renda, mas não de forma generalizada. A universalização requer uma mudança estrutural do modelo e é a política pública federal que deve dar as diretrizes, com objetivos claros. Tampouco há modelo ideal de regulação, mas um entorno regulatório adequado pode ser motor de desenvolvimento do setor. O estabelecimento de compromissos entre os atores também é fundamental, assim como a decisão política na origem, dando suporte para o planejamento e projetos de longo prazo. E é a partir dessa decisão que se desenvolvem as medidas regulatórias de competição e fiscalização que vão garantir a execução do que foi previsto e desenhado.

Uma nova proposta de antenas Quasi-Yagi banda larga para comunicação sem fio

ln this work, planar quasi- Y agi antennas are investigated based on the concept of the classic Y agi_Uda antennas. These antennas represent improvements on the topologies of the antennas existing printed because they present characteristics of broad bandwidth, excellent radiation diagrams and simple construction. New configurations are adapted for the driver of the antennas, introducing patches elements into the driver. These new configurations are named Patches Elements Anteonas (PEA). This adaptation is obtained from simulations that are executed usiog the software C8T Microwave 8tudio 5. After doing the optimizations, procedures for construction and measurement ofthe prototypes are executed in order to improve the performance of the antennas in such way that they could be used in wireless communication applications, such as Bluetooth, WLAN' s and Wi-Fi. Next, the quasi- Y agi antennas are studied in order to implement them in arrangements. The arrangements construction is based 00 the best driver configuration of the antenna developed in this work. First, a linear arrangement composed by two elements of quasi¬Yagi antennas is constructed in such way that the radiation characteristics and the mutual coupling effects could be analyzed. After that, a 90° angle arrangement composed by two elements is studied to observe the effect of circular polarization. Experiments are executed in order to evaluate the arrangements performance. The experimental results show that the analysis made in this work is efficient and accurate. The numerical values obtained for the analyzed parameters of each structure developed are compared with the experimental values. 80, it is possible to observe a good concordance between them. Finally, some future works proposals are presented

VCO Banda Larga Integrado para Receptor a Cinco Portas

This work presents an wideband ring VCO for cognitive radio five-port based receivers. A three-stage differential topology using transmission gate was adopted in order to maintain wide and linear tuning range and a low phase-noise. Monte-Carlo analysis were performed for phase-shift response of individual stages, which is an important figure of merit in five-port works. It was observed a fairly linear correlation between control voltage and oscillation frequency in the range between 200 MHz and 1800 MHz. The VCO was preliminarily designed for IBM 130nm CMOS technology

Estudo de antenas patches de microfita miniaturizadas em banda larga para aplicação em dispositivos móveis e portáteis

This work presents techniques used to design and manufacture microstrip patch antennas for applications in portable and mobile devices. To do so, are evaluated several factors that can influence the performance of microstrip patch antennas. Miniaturization techniques are studied and employed in order to apply this type of antenna in mobile and / or mobile. The theories of microstrip patch antennas are addressed by analyzing characteristics such as constitution, kinds of patches, substrates, feeding methods, analysis methods, the main advantages and disadvantages and others. Techniques for obtaining broadband microstrip patch antennas were surveyed in literature and exemplified mainly by means of simulations and measurements. For simulations of the antennas was used the commercial software . In addition, antenna miniaturization techniques have been studied as a main concern the fundamental limits of antennas with special attention to electrically small antennas because they are directly linked to the microstrip patch antennas. Five design antennas are proposed to demonstrate the effectiveness of techniques used to obtain the microstrip patch antennas broadband and miniaturized for use in mobile devices and/or portable. For this, the proposed antennas were simulated, built and measured. The antennas are proposed to be used in modern systems of wireless communications such as DTV, GPS, IEEE 802.16, IEEE 802.11, etc. The simulations of the antennas were made in business and computer programs. The measured results were obtained with a parser Vector of networks of the Rhode and Schwarz model ZVB 14

Estudo da viabilidade econômica para implantação de redes de acesso banda larga em cenários amazônicos: um estudo de caso baseado no custo do bit aplicado ao programa NAVEGAPARÁ

Esta dissertação de mestrado propõe um estudo comparativo relacionado ao custo do bit gerado entre o programa NAVEGAPARÁ e as concessionárias prestadoras do serviço de telecomunicações nos municípios relacionados. Vários estudos são realizados analisando apenas o desempenho de tais sistemas, levando em consideração algumas métricas de avaliação de desempenho, entretanto, não relacionam o custo real para o usuário final. Três cenários reais foram utilizados no estudo de caso. Em cada cenário foi proposta a utilização de uma tecnologia ou mais combinadas para transmissão da informação, levando em consideração, alguns parâmetros como infraestrutura existente, distância entre usuários finais, taxa de transmissão, dentre outros. Algumas tecnologias de acesso, utilizadas neste trabalho, são comparadas com as soluções disponibilizadas pelas concessionárias prestadoras dos serviços existentes e atuantes nos cenários descritos.

Projeto de um monopolo Hi para aplicações no sistema brasileiro de TV digital

A presente pesquisa trata o projeto e análise de uma antena monopolo planar com geometria modificada visando sua utilização para recepção do sinal de TV digital operante no Brasil na faixa de 470 MHz a 806 MHz. Faixa essa contida no espectro de UHF – Ultra High Frequency (300 MHz a 3 GHz). Para desenvolvimento desse trabalho foi tomado como referência à antena denominada “The Hi Monopole”. Que originalmente foi apresentada para operar em sistemas UWB (Ultra Wide Band) em 3,1 a 10,6 GHz. Para o desenvolvimento do trabalho proposto, diferentes técnicas de adequação da antena podem ser utilizadas para operação em banda larga, tais como: modificação na estrutura da antena, carregamento resistivo, chaveamento, utilização de elementos parasitas e estruturas de casamento. O projeto de antenas banda larga pode ser realizado a partir de três abordagens diferentes: domínio do tempo, domínio da frequência e método de expansão por singularidades. O método no domínio da frequência foi empregado neste trabalho para o projeto da antena proposta, algumas das técnicas supracitadas foram analisadas almejando o aumento da largura de banda, sendo confeccionado um protótipo da antena para validar os conceitos empregados. A antena foi então projetada para a faixa de 470 MHz a 890 MHz. O protótipo construído para essa mesma faixa apresentou bons resultados, o que valida à técnica empregada. Aspectos positivos e negativos do uso desta técnica são discutidos ao longo do trabalho. O programa computacional comercial CST® MICROWAVE STUDIO, baseado na Técnica da Integração Finita (FIT), foi usado para simulações no domínio da frequência.

Analisi di algoritmi per reti di sensori radar uwb basati su misure sperimentali

In un sistema radar è fondamentale rilevare, riconoscere e cercare di seguire il percorso di un eventuale intruso presente in un’area di osservazione al fine ultimo della sicurezza, sia che si consideri l’ambito militare, che anche quello civile. A questo proposito sono stati fatti passi avanti notevoli nella creazione e sviluppo di sistemi di localizzazione passiva che possano rilevare un target (il quale ha come unica proprietà quella di riflettere un segnale inviato dal trasmettitore), in modo che esso sia nettamente distinto rispetto al caso di assenza dell’intruso stesso dall’area di sorveglianza. In particolare l’ultilizzo di Radar Multistatico (ossia un trasmettitore e più ricevitori) permette una maggior precisione nel controllo dell’area d’osservazione. Tra le migliori tecnologie a supporto di questa analisi vi è l’UWB (Ultra Wide-Band), che permette di sfruttare una banda molto grande con il riscontro di una precisione che può arrivare anche al centimetro per scenari in-door. L’UWB utilizza segnali ad impulso molto brevi, a banda larga e che quindi permettono una risoluzione elevata, tanto da consentire, in alcune applicazioni, di superare i muri, rimuovendo facilmente gli elementi presenti nell’ambiente, ossia il clutter. Quindi è fondamentale conoscere algoritmi che permettano la detection ed il tracking del percorso compiuto dal target nell’area. In particolare in questa tesi vengono elaborati nuovi algoritmi di Clustering del segnale ricevuto dalla riflessione sull’intruso, utilizzati al fine di migliorare la visualizzazione dello stesso in post-processing. Infine questi algoritmi sono stati anche implementati su misure sperimentali attuate tramite nodi PulsOn 410 Time Domain, al fine ultimo della rilevazione della presenza di un target nell’area di osservazione dei nodi.