Desenvolvimento de substrato cerâmico BiNbO4 para antenas de microfita de sistemas de comunicações sem fio

The main purpose of this work was the development of ceramic dielectric substrates of bismuth niobate (BiNbO4) doped with vanadium pentoxide (V2O5), with high permittivity, used in the construction of microstrip patch antennas with applications in wireless communications systems. The high electrical permittivity of the ceramic substrate provided a reduction of the antenna dimensions. The numerical results obtained in the simulations and the measurements performed with the microstrip patch antennas showed good agreement. These antennas can be used in wireless communication systems in various frequency bands. Results were satisfactory for antennas operating at frequencies in the S band, in the range between 2.5 GHz and 3.0 GHz.

Análise e síntese de antenas e superfícies seletivas de frequência utilizando computação evolucionária e inteligência de enxames

The frequency selective surfaces, or FSS (Frequency Selective Surfaces), are structures consisting of periodic arrays of conductive elements, called patches, which are usually very thin and they are printed on dielectric layers, or by openings perforated on very thin metallic surfaces, for applications in bands of microwave and millimeter waves. These structures are often used in aircraft, missiles, satellites, radomes, antennae reflector, high gain antennas and microwave ovens, for example. The use of these structures has as main objective filter frequency bands that can be broadcast or rejection, depending on the specificity of the required application. In turn, the modern communication systems such as GSM (Global System for Mobile Communications), RFID (Radio Frequency Identification), Bluetooth, Wi-Fi and WiMAX, whose services are highly demanded by society, have required the development of antennas having, as its main features, and low cost profile, and reduced dimensions and weight. In this context, the microstrip antenna is presented as an excellent choice for communications systems today, because (in addition to meeting the requirements mentioned intrinsically) planar structures are easy to manufacture and integration with other components in microwave circuits. Consequently, the analysis and synthesis of these devices mainly, due to the high possibility of shapes, size and frequency of its elements has been carried out by full-wave models, such as the finite element method, the method of moments and finite difference time domain. However, these methods require an accurate despite great computational effort. In this context, computational intelligence (CI) has been used successfully in the design and optimization of microwave planar structures, as an auxiliary tool and very appropriate, given the complexity of the geometry of the antennas and the FSS considered. The computational intelligence is inspired by natural phenomena such as learning, perception and decision, using techniques such as artificial neural networks, fuzzy logic, fractal geometry and evolutionary computation. This work makes a study of application of computational intelligence using meta-heuristics such as genetic algorithms and swarm intelligence optimization of antennas and frequency selective surfaces. Genetic algorithms are computational search methods based on the theory of natural selection proposed by Darwin and genetics used to solve complex problems, eg, problems where the search space grows with the size of the problem. The particle swarm optimization characteristics including the use of intelligence collectively being applied to optimization problems in many areas of research. The main objective of this work is the use of computational intelligence, the analysis and synthesis of antennas and FSS. We considered the structures of a microstrip planar monopole, ring type, and a cross-dipole FSS. We developed algorithms and optimization results obtained for optimized geometries of antennas and FSS considered. To validate results were designed, constructed and measured several prototypes. The measured results showed excellent agreement with the simulated. Moreover, the results obtained in this study were compared to those simulated using a commercial software has been also observed an excellent agreement. Specifically, the efficiency of techniques used were CI evidenced by simulated and measured, aiming at optimizing the bandwidth of an antenna for wideband operation or UWB (Ultra Wideband), using a genetic algorithm and optimizing the bandwidth, by specifying the length of the air gap between two frequency selective surfaces, using an optimization algorithm particle swarm

Análise e projeto de superfícies seletivas de frequência com elementos pré-fractais para aplicações em comunicações indoor

In this thesis, a frequency selective surface (FSS) consists of a two-dimensional periodic structure mounted on a dielectric substrate, which is capable of selecting signals in one or more frequency bands of interest. In search of better performance, more compact dimensions, low cost manufacturing, among other characteristics, these periodic structures have been continually optimized over time. Due to its spectral characteristics, which are similar to band-stop or band-pass filters, the FSSs have been studied and used in several applications for more than four decades. The design of an FSS with a periodic structure composed by pre-fractal elements facilitates the tuning of these spatial filters and the adjustment of its electromagnetic parameters, enabling a compact design which generally has a stable frequency response and superior performance relative to its euclidean counterpart. The unique properties of geometric fractals have shown to be useful, mainly in the production of antennas and frequency selective surfaces, enabling innovative solutions and commercial applications in microwave range. In recent applications, the FSSs modify the indoor propagation environments (emerging concept called wireless building ). In this context, the use of pre-fractal elements has also shown promising results, allowing a more effective filtering of more than one frequency band with a single-layer structure. This thesis approaches the design of FSSs using pre-fractal elements based on Vicsek, Peano and teragons geometries, which act as band-stop spatial filters. The transmission properties of the periodic surfaces are analyzed to design compact and efficient devices with stable frequency responses, applicable to microwave frequency range and suitable for use in indoor communications. The results are discussed in terms of the electromagnetic effect resulting from the variation of parameters such as: fractal iteration number (or fractal level), scale factor, fractal dimension and periodicity of FSS, according the pre-fractal element applied on the surface. The analysis of the fractal dimension s influence on the resonant properties of a FSS is a new contribution in relation to researches about microwave devices that use fractal geometry. Due to its own characteristics and the geometric shape of the Peano pre-fractal elements, the reconfiguration possibility of these structures is also investigated and discussed. This thesis also approaches, the construction of efficient selective filters with new configurations of teragons pre-fractal patches, proposed to control the WLAN coverage in indoor environments by rejecting the signals in the bands of 2.4~2.5 GHz (IEEE 802.11 b) and 5.0~6.0 GHz (IEEE 802.11a). The FSSs are initially analyzed through simulations performed by commercial software s: Ansoft DesignerTM and HFSSTM. The fractal design methodology is validated by experimental characterization of the built prototypes, using alternatively, different measurement setups, with commercial horn antennas and microstrip monopoles fabricated for low cost measurements

Análise da reprodutibilidade de parâmetros no domínio da frequência do sinal EMG utilizados na caracterização da fadiga muscular localizada

The aim of this study was to analyze the reproducibility of the electromyography signal's parameters (EMG) in the frequency domain used in the characterization of localized muscle fatigue. Fifteen male subjects underwent a fatigue test based on isometric knee extension, being held at three different times at intervals of seven days. To assess the reproducibility of data between the tests we calculated the correlation coefficient (ICC) for the median frequency (MF) in total exercise time (MFT), MF obtained for every 10% of exercise time (MF10%) and the powers of the frequency bands obtained by dividing the power spectrum at windows of 20 Hz. The results showed: (1) excellent reproducibility for MFT, (2) good reproducibility for MF10%, and (3) greater variation in the signal EMG bands from 20 to 120 Hz, especially at the bands of 20-40 Hz and 40-60 Hz, which showed greater sensitivity to the process of muscle fatigue. We conclude that the MF is a variable that shows good reproducibility and that the fragmented analysis of the power spectrum, by means of frequency bands, showed that significant variations occur in the EMG signal during the installation of the fatigue process, having potential to become a new method for the characterization of localized muscle fatigue.

Oscilações Teta no hipocampo do rato durante tarefa de tomada de decisão espacial

The processing of spatial and episodic information during memory tasks depends on hippocampal theta oscillations. In the present study, I investigated the relationship between theta power and choice selection during spatial decision-making. I recorded local field potentials from the CA1 region of rats retrieving reward locations in a 4-arm maze. In trained but not in naïve animals, I observed a significant increase in theta power during decision-making, which could not be explained by changes in locomotion speed. Furthermore, a Bayesian decoder based on theta power predicted choice outcomes in speed-matched trials. The decoding time course revealed that performance increased above chance before the decision moment exclusively for theta power, remaining flat for other frequency bands. These results occurred for trained animals, but no significant prediction could be made for naïve animals. Altogether, the data support a mnemonic function of theta rhythm during spatial decision-making, indicating that these oscillations correlate with the retrieval of memories required for successful decisions

Advertisement call of Scinax littoralis and S. angrensis (Amphibia: Anura: Hylidae), with notes on the reproductive activity of S. littoralis

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

CIGALA: Challenging the solar maximum in Brazil with PolaRxS

The upcoming solar maximum, which is expected to reach its peak around May 2013, occurs at a time when our reliance on high-precision GNSS has reached unprecedented proportions. The perturbations of the ionosphere caused by increased solar activity pose a major threat to these applications. This is particularly true in equatorial regions where high exposure to solar-induced disturbances is coupled with explosive growth of precise GNSS applications. Along with the various types of solar-induced ionospheric disturbances, strong scintillations are amongst the most challenging, causing phase measurement errors up to full losses of lock for several satellites. Brazil, which heavily relies on high-precision GNSS, is one of the most affected regions due notably to the proximity to the southern crest of the ionospheric equatorial anomaly and to the South Atlantic Magnetic Anomaly. In the framework of the CIGALA project, we developed the PolaRxS™, a GNSS receiver dedicated to the monitoring of ionospheric scintillation indices not only in the GPS L1 band but for all operational and upcoming constellations and frequency bands. A network of these receivers was deployed across the whole Brazilian territory in order to first investigate and secondly to mitigate the impact of scintillation on the different signals, ensuring high precision GNSS availability and integrity in the area. This paper reports on the validation of the PolaRxS™ receiver as an ionospheric scintillation monitor and the first results of the analysis of the data collected with the CIGALA network.

Diagnóstico automático de falhas em grupos geradores hidroelétricos utilizando técnicas preditivas de manutenção e redes neurais artificiais

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Monitoramento da queima da peça no processo de retificação plana baseado no estudo espectral do sinal de emissão acústica com implementação por hardware

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Um método para melhoria de qualidade de imagens médicas utilizando a transformada wavelet

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

SwImax: um simulador em realidade virtual para auxiliar o ensino do padrão WiMAX

O padrão IEEE 802.16, também chamado de WiMAX, é uma tecnologia da rede banda larga sem fio para áreas metropolitanas, utilizado como alternativa para transmissão de sinal de Internet a regiões que não possuem infraestrutura de rede cabeada. Atualmente, o ensino desta tecnologia em sala de aula é meramente teórico, o que dificulta a compreensão dos alunos com relação a determinadas funcionalidades do WiMAX. Nesse sentido, a presente dissertação aborda o projeto de desenvolvimento de um simulador em Realidade Virtual, chamado SwImax, voltado para auxílio do ensino do padrão IEEE 802.16. Assim, o SwImax simula algumas características do funcionamento deste padrão, quais sejam: faixas de frequência de operação, área de cobertura, procedimento de handover, transmissão sem linha de visada, entre outros. A dissertação apresenta os trabalhos correlatos que influenciaram o desenvolvimento do projeto, além de um resumo acerca do padrão IEEE 802.16. O texto apresenta também as ferramentas utilizadas no desenvolvimento do SwImax e a implementação do simulador. Ao final do desenvolvimento, o software foi submetido a uma avaliação dos usuários, de modo que os resultados também são abordados nesta dissertação.

Modelagem numérica da influência do eletrojato equatorial em dados magnetotelúricos produzidos por estruturas tridimensionais

A América do Sul apresenta várias peculiaridades geomagnéticas, uma delas, é a presença do Eletrojato Equatorial, o qual se estende de leste para oeste no Brasil ao longo de aproximadamente 3500 km. Considerando-se o fato de que a influência do Eletrojato Equatorial pode ser detectada a grandes distâncias do seu centro, isto suscita o interesse em se estudar os seus efeitos na exploração magnetotelúrica no Brasil. A influência do eletrojato equatorial na prospecção magnetotelúrica tem sido modelada para meios geológicos uni e bidimensionais valendo-se para isto de soluções analíticas fechadas e de técnicas numéricas tais como elementos finitos e diferenças finitas. Em relação aos meios geológicos tridimensionais, eles tem sido modelados na forma de "camadas finas", usando o algoritmo "thin sheet". As fontes indutoras utilizadas para simular o eletrojato equatorial nestes trabalhos, tem sido linhas de corrente, eletrojatos gaussianos e eletrojatos ondulantes. Por outro lado, o objetivo principal da nossa tese foi o modelamento dos efeitos que o eletrojato equatorial provoca em estruturas tridimensionais próprias da geofísica da prospecção. Com tal finalidade, utilizamos o esquema numérico da equação integral, com as fontes indutoras antes mencionadas. De maneira similar aos trabalhos anteriores, os nossos resultados mostram que a influência do eletrojato equatorial somente acontece em frequências menores que 10^-1 Hz. Este efeito decresce com a distância, mantendo-se até uns 3000 km do centro do eletrojato. Assim sendo, a presença de grandes picos nos perfis da resistividade aparente de um semi-espaço homogêneo, indica que a influência do eletrojato é notável neste tipo de meio. Estes picos se mostram com diferente magnitude para cada eletrojato simulado, sendo que a sua localização também muda de um eletrojato para outro. Entretanto, quando se utilizam modelos geo-elétricos unidimensionais mais de acordo com a realidade, tais como os meios estratificados, percebe-se que a resposta dos eletrojatos se amortece significativamente e não mostra muitas diferenças entre os diferentes tipos de eletrojato. Isto acontece por causa da dissipação da energia eletromagnética devido à presença da estratificação e de camadas condutivas. Dentro do intervalo de 3000 km, a resposta eletromagnética tridimensional pode ser deslocada para cima ou para baixo da resposta da onda plana, dependendo da localização do corpo, da frequência, do tipo de eletrojato e do meio geológico. Quando a resposta aparece deslocada para cima, existe um afastamento entre as sondagens uni e tridimensionais devidas ao eletrojato, assim como um alargamento da anomalia dos perfis que registra a presença da heterogeneidade tridimensional. Quando a resposta aparece deslocada para baixo, no entanto, há uma aproximação entre estes dois tipos de sondagens e um estreitamento da anomalia dos perfis. Por outro lado, a fase se mostra geralmente, de uma forma invertida em relação à resistividade aparente. Isto significa que quando uma sobe a outra desce, e vice-versa. Da mesma forma, comumente nas altas frequências as respostas uni e tridimensionais aparecem deslocadas, enquanto que nas baixas frequências se mostram com os mesmos valores, com exceção dos eletrojatos ondulantes com parâmetros de ondulação α = —2 e —3. Nossos resultados também mostram que características geométricas próprias das estruturas tridimensionais, tais como sua orientação em relação à direção do eletrojato e a dimensão da sua direção principal, afetam a resposta devido ao eletrojato em comparação com os resultados da onda plana. Desta forma, quando a estrutura tridimensional é rotacionada de 90°, em relação à direção do eletrojato e em torno do eixo z, existe uma troca de polarizações nas resistividades dos resultados, mas não existem mudanças nos valores da resistividade aparente no centro da estrutura. Ao redor da mesma, porém, se percebe facilmente alterações nos contornos dos mapas de resistividade aparente, ao serem comparadas com os mapas da estrutura na sua posição original. Isto se deve à persistência dos efeitos galvânicos no centro da estrutura e à presença de efeitos indutivos ao redor do corpo tridimensional. Ao alongar a direção principal da estrutura tridimensional, as sondagens magnetotelúricas vão se aproximando das sondagens das estruturas bidimensionais, principalmente na polarização XY. Mesmo assim, as respostas dos modelos testados estão muito longe de se considerar próximas das respostas de estruturas quase-bidimensionais. Porém, os efeitos do eletrojato em estruturas com direção principal alongada, são muito parecidos com aqueles presentes nas estruturas menores, considerando-se as diferenças entre as sondagens de ambos tipos de estruturas. Por outro lado, os mapas de resistividade aparente deste tipo de estrutura alongada, revelam um grande aumento nos extremos da estrutura, tanto para a onda plana como para o eletrojato. Este efeito é causado pelo acanalamento das correntes ao longo da direção principal da estrutura. O modelamento de estruturas geológicas da Bacia de Marajó confirma que os efeitos do eletrojato podem ser detetados em estruturas pequenas do tipo "horst" ou "graben", a grandes distâncias do centro do mesmo. Assim, os efeitos do eletrojato podem ser percebidos tanto nos meios estratificados como tridimensionais, em duas faixas de freqüência (nas proximidades de 10^-1 Hz e para freqüências menores que 10^-3 Hz), possivelmente influenciados pela presença do embasamento cristalino e a crosta inferior, respectivamente. Desta maneira, os resultados utilizando o eletrojato como fonte indutora, mostram que nas baixas freqüências as sondagens magnetotelúricas podem ser fortemente distorcidas, tanto pelos efeitos galvânicos da estrutura tridimensional como pela presença da influência do eletrojato. Conseqüêntemente, interpretações errôneas dos dados de campo podem ser cometidas, se não se corrigirem os efeitos do eletrojato equatorial ou, da mesma forma, não se utilisarem algoritmos tridimensionais para interpretar os dados, no lugar do usual modelo unidimensional de Tikhonov - Cagniard.

Quantitative EEG evaluation in patients with acute encephalopathy

Objetivos Investigar o uso do EEG quantitativo (qEEG) em pacientes com encefalopatias agudas (EAs ) e anormalidades da atividade de base no EEG. Método s pacientes foram divididos em prognóstico favorável (grupo A, 43 pacientes) e desfavorável (grupo B, 5 pacientes). O programa EEGLAB foi utilizado para a análise do qEEG. Um gráfico da potência espectral de todos os canais foi gerado para cada participante. Os dois grupos foram comparados estatisticamente. Resultados No grupo A, a análise espectral revelou picos (frequências teta e alfa) em 84% (38/45) dos pacientes. No grupo B, um pico espectral na frequência delta foi detectado em um paciente. Os pacientes remanescentes dos dois grupos não apresentaram picos espectrais. A análise estatística mostrou menores frequências registradas nos eletrodos posteriores dos pacientes do grupo B. Conclusão O qEEG pode ser útil na avaliação de pacientes com EAs auxiliando na determinação do prognóstico.

Tool Condition Monitoring of Single-Point Dresser Using Acoustic Emission and Neural Networks Models

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Improved Upper Limits on the Stochastic Gravitational-Wave Background from 2009-2010 LIGO and Virgo Data

Gravitational waves from a variety of sources are predicted to superpose to create a stochastic background. This background is expected to contain unique information from throughout the history of the Universe that is unavailable through standard electromagnetic observations, making its study of fundamental importance to understanding the evolution of the Universe. We carry out a search for the stochastic background with the latest data from the LIGO and Virgo detectors. Consistent with predictions from most stochastic gravitational-wave background models, the data display no evidence of a stochastic gravitational-wave signal. Assuming a gravitational-wave spectrum of Omega(GW)(f) = Omega(alpha)(f/f(ref))(alpha), we place 95% confidence level upper limits on the energy density of the background in each of four frequency bands spanning 41.5-1726 Hz. In the frequency band of 41.5-169.25 Hz for a spectral index of alpha = 0, we constrain the energy density of the stochastic background to be Omega(GW)(f) < 5.6 x 10(-6). For the 600-1000 Hz band, Omega(GW)(f) < 0.14(f/900 Hz)(3), a factor of 2.5 lower than the best previously reported upper limits. We find Omega(GW)(f) < 1.8 x 10(-4) using a spectral index of zero for 170-600 Hz and Omega(GW)(f) < 1.0(f/1300 Hz)(3) for 1000-1726 Hz, bands in which no previous direct limits have been placed. The limits in these four bands are the lowest direct measurements to date on the stochastic background. We discuss the implications of these results in light of the recent claim by the BICEP2 experiment of the possible evidence for inflationary gravitational waves.