Desenvolvimento e otimização de antenas Vivaldi antipodais para aplicações a altas frequências.

Esta tese propõe a síntese e o estudo de uma nova técnica de cavidades de borda aplicada a antenas Vivaldi, com o intuito de melhorar suas características de diretividade. Embora as antenas do tipo Vivaldi possuam características diretivas, elas produzem radiações laterais indesejáveis, o que se reflete nos elevados índices de lóbulos laterais devido a correntes superficiais que fluem ao longo das bordas metalizadas nas laterais da antena. Estas correntes são a origem das radiações laterais que vêm sendo mitigadas pela aplicação de cavidades ressonantes, triangulares ou retangulares, que aprisionam tais correntes e, consequentemente, atenuam os lóbulos laterais, sem o incremento do lóbulo principal, uma vez que toda a energia dos lóbulos laterais é apenas confinada nos ressonadores e por isso literalmente perdida. Ao contrário desses esforços, este trabalho propõe cavidades radiantes tanto na forma de abertura exponencial, como na forma do fractais de Koch, que funcionam como radiadores auxiliares (antenas auxiliares), canalizando as correntes de borda e aproveitando-as para aumentar os níveis do lóbulo principal, mitigando os níveis de lóbulo lateral. A síntese desta nova técnica foi implementada em uma antena Vivaldi antipodal com características de baixa diretividade, como qualquer antena Vivaldi, o que foi corrigido e a aplicação da técnica de cavidades radiantes deu origem a duas novas antenas Vivaldis efetivamente diretivas. Os resultados foram obtidos através de simulações do modelo numérico no CST Microwave Studio e confirmados com medidas de laboratório, o que evidenciou a melhora das características de diretividade da antena pela aplicação da nova técnica de cavidades radiantes.

Desenvolvimento de estruturas integradas de filtros e antenas para aplicações em sistemas de comunicações sem fio

This paper presents a study of the integration of filters and microstrip antennas, yielding devices named as filtennas for applications in wireless communications systems. The design of these structures is given from the observation of filtennas based integration between horn antennas and frequency selective surfaces (FSS), used in the band X. The choice of microstrip line structures for the development of a new configuration filtennas justifies the wide application of these transmission lines, in recent decades, always resulting in the production of circuit structures with planar light-weight, compact size, low cost, easy to construct and particularly easy to integrate with other microwave circuits. In addition, the antenna structure considered for the composition of filtennas consists of a planar monopole microstrip to microstrip filters integrated in the feed line of the antenna. In particular, are considered elliptical monopole microstrip (operating in UWB UWB) microstrip filters and (in structures with associated sections in series and / or coupled). In addition, the monopole microstrip has a proper bandwidth and omnidirectional radiation pattern, such that its integration with microstrip filters results in decreased bandwidth, but with slight changes in the radiation pattern. The methods used in the analysis of monopoles, and filters were filtennas finite elements and moments by using commercial software Ansoft Designer and HFSS Ansoft, respectively. Specifically, we analyze the main characteristics of filtennas, such as radiation pattern, gain and bandwidth. Were designed, constructed and measures, several structures filtennas, for validation of the simulated results. Were also used computational tools (CAD) in the process of building prototypes of planar monopoles, filters and filtennas. The prototypes were constructed on substrates of glass-fiber (FR4). Measurements were performed at the Laboratory for Telecommunications UFRN. Comparisons were made between simulated and measured, and found good agreement in the cases considered

Uso de metamaterial em antenas de microfita com supercondutor

Metamaterials have attracted great attention in recent decades, due to their electromagnetic properties which are not found in nature. Since metamaterials are now synthesized by the insertion of artificially manufactured inclusions in a specified homogeneous medium, it became possible for the researcher to work with a wide collection of independent parameters, for example, the electromagnetic properties of the material. An investigation of the properties of ring resonators was performed as well as those of metamaterials. A study of the major theories that clearly explain superconductivity was presented. The BCS theory, London Equations and the Two-Fluid Model are theories that support the application of superconducting microstrip antennas. Therefore, this thesis presents theoretical, numerical and experimental-computational analysis using full-wave formalism, through the application of the Transverse Transmission Line – LTT method applied in the Fourier Transform Domain (FTD). The LTT is a full wave method, which, as a rule, obtains the electromagnetic fields in terms of the transverse components of the structure. The inclusion of the superconducting patch is performed using the complex resistive boundary condition. Results of resonant frequency as a function of antenna parameters are obtained. To validate the analysis, computer programs were developed using Fortran, simulations were created using the commercial software, with curves being drawn using commercial software and MATLAB, in addition to comparing the conventional patch with the superconductor as well as comparing a metamaterial substrate with a conventional one, joining the substrate with the patch, observing what improves on both cas

Estudo de arranjos de antenas de microfita com Patch quase-fractal para comunicações sem fio

In this dissertation, are presented two microstrip antennas and two arrays for applications in wireless communication systems multiband. Initially, we studied an antenna and a linear array consisting of two elements identical to the patch antenna isolated. The shape of the patch used in both structures is based on fractal geometry and has multiband behavior. Next a new antenna is analyzed and a new array such as initial structure, but with the truncated ground plane, in order to obtain better bandwidths and return loss. For feeding the structures, we used microstrip transmission line. In the design of planar structures, was used HFSS software for the simulation. Next were built and measures electromagnetic parameters such as input impedance and return loss, using vector network analyzer in the telecommunications laboratory of Federal University of Rio Grande do Norte. The experimental results were compared with the simulated and showed improved return loss for the first array and also appeared a fourth band and increased directivity compared with the isolated antenna. The first two benefits are not commonly found in the literature. For structures with a truncated ground planes, the technique improved impedance matching, bandwidth and return loss when compared to the initial structure with filled ground planes. Moreover, these structures exhibited a better distribution of frequency, facilitating the adjustment of frequencies. Thus, it is expected that the planar structures presented in this study, particularly arrays may be suitable for specific applications in wireless communication systems when frequency multiband and wideband transmission signals are required.

Técnicas de conformação de feixe em arranjo de antenas utilizando aprendizagem por reforço

Beamforming is a technique widely used in various fields. With the aid of an antenna array, the beamforming aims to minimize the contribution of unknown interferents directions, while capturing the desired signal in a given direction. In this thesis are proposed beamforming techniques using Reinforcement Learning (RL) through the Q-Learning algorithm in antennas array. One proposal is to use RL to find the optimal policy selection between the beamforming (BF) and power control (PC) in order to better leverage the individual characteristics of each of them for a certain amount of Signal to Interference plus noise Ration (SINR). Another proposal is to use RL to determine the optimal policy between blind beamforming algorithm of CMA (Constant Modulus Algorithm) and DD (Decision Direct) in multipath environments. Results from simulations showed that the RL technique could be effective in achieving na optimal of switching between different techniques.

Bi anisotropia em antenas de microfita retangular e estruturas circulares modificadas

The microstrip antennas in your simplest form consist of a ground plane and a dielectric substrate which supports a conductive tape. As these antennas have some limitations, this work presents a study of anisotropic substrates, as well as some results in microstrip antennas with circular patch, aiming to overcome these limitations, especially in applications at 4G technology. These anisotropic substrates are those in which electrical permittivity and magnetic permeability are represented by tensors of second order. The study consists of a theoretical analysis of substrates and development of a mathematical formalism, the Transverse Transmission Line Method, aimed the application of these substrates in microstrip antennas. Among the substrates used in this study, there are the ferrimagnetic and metamaterials, in which some miniaturizations of the antennas are achieved. For antennas with circular patch, are considered arrays and modified ground planes in order to achieve improvement in parameters, in particular, gain and bandwidth. Several simulations have been made and antennas were constructed so that the measured values could be compared with the simulated values.

Evoluções nas modelagens de substratos artificiais (metamateriais) com práticas experimentais em antenas de microfita

Esse trabalho tem como objetivo apresentar configurações de substratos dielétricos inovadores projetados e fabricados a partir de estruturas metamateriais. Para isso, são avaliados diversos fatores que podem influenciar no seu desempenho. A princípio, foi feito um levantamento bibliográfico a respeito dos temas, que estão relacionados com as pesquisas sobre: materiais dielétricos, metamateriais e interferometria óptica. São estudados, pesquisados e desenvolvidos dois projetos experimentais propostos, que comprovam a eficiência de métodos, para se alcançar a permeabilidade magnética negativa na formação de metamateriais. O primeiro projeto é a produção de uma nova estrutura, com u anel ressoador triangular equilateral (Split Equilateral Triangle Resonator - SETR). O segundo projeto: aplica os princípios da interferometria óptica, especialmente, com o interferômetro de Fabry-Perot. Técnicas para obtenção dos dispositivos que complementam a placa metamaterial como substrato foram pesquisadas na literatura e exemplificadas principalmente por meio de simulações e medições. Foram feitas comparações, simulações e medições de estruturas convencionais e especiais. As experiências se concentram nas evoluções e modelagens de substratos metamateriais com aplicações em antenas de microfita. As melhorias de alguns parâmetros de desempenho de antenas também são relatadas. As simulações das antenas foram feitas nos programas computacionais comerciais. Os resultados medidos foram obtidos com um analisador vetorial de redes da Rhode and Schwarz modelo ZVB 14.

Evoluções nas modelagens de substratos artificiais (metamateriais) com práticas experimentais em antenas de microfita

Esse trabalho tem como objetivo apresentar configurações de substratos dielétricos inovadores projetados e fabricados a partir de estruturas metamateriais. Para isso, são avaliados diversos fatores que podem influenciar no seu desempenho. A princípio, foi feito um levantamento bibliográfico a respeito dos temas, que estão relacionados com as pesquisas sobre: materiais dielétricos, metamateriais e interferometria óptica. São estudados, pesquisados e desenvolvidos dois projetos experimentais propostos, que comprovam a eficiência de métodos, para se alcançar a permeabilidade magnética negativa na formação de metamateriais. O primeiro projeto é a produção de uma nova estrutura, com u anel ressoador triangular equilateral (Split Equilateral Triangle Resonator - SETR). O segundo projeto: aplica os princípios da interferometria óptica, especialmente, com o interferômetro de Fabry-Perot. Técnicas para obtenção dos dispositivos que complementam a placa metamaterial como substrato foram pesquisadas na literatura e exemplificadas principalmente por meio de simulações e medições. Foram feitas comparações, simulações e medições de estruturas convencionais e especiais. As experiências se concentram nas evoluções e modelagens de substratos metamateriais com aplicações em antenas de microfita. As melhorias de alguns parâmetros de desempenho de antenas também são relatadas. As simulações das antenas foram feitas nos programas computacionais comerciais. Os resultados medidos foram obtidos com um analisador vetorial de redes da Rhode and Schwarz modelo ZVB 14.

Implementação de conversor de polarização linear-circular para antenas de microfita usando metasuperfícies

This work aims to propose a new model of metasurface with simplified basic cell, able to convert linearly polarized signals generated by planar antenna array in circularly polarized signals, for the ISM frequency band (2.45 GHz), with good bandwidth of return loss and axial ratio. To study the behavior of the proposed structure, the metasurface is coupled to three different structures. First, initial tests are made with the metasurface coupled to a microstrip antenna in its simple configuration. Then the metasurface is coupled to an array with two elements of patch type. And later it is coupled to an optimized array, that uses a stub in its main feed, to get a better impedance matching. The structures are analyzed numerically through Ansoft HFSS™, and to validate these results, the structures are characterized experimentally. The characteristics of transmissions simulated and measures are presented. A good agreement between simulated and measured results was obtained. The structure proposed here has the advantage of meeting the desired characteristics, with a simple geometry to be built using a low-cost substrate (FR-4).

Implementação de conversor de polarização linear-circular para antenas de microfita usando metasuperfícies

This work aims to propose a new model of metasurface with simplified basic cell, able to convert linearly polarized signals generated by planar antenna array in circularly polarized signals, for the ISM frequency band (2.45 GHz), with good bandwidth of return loss and axial ratio. To study the behavior of the proposed structure, the metasurface is coupled to three different structures. First, initial tests are made with the metasurface coupled to a microstrip antenna in its simple configuration. Then the metasurface is coupled to an array with two elements of patch type. And later it is coupled to an optimized array, that uses a stub in its main feed, to get a better impedance matching. The structures are analyzed numerically through Ansoft HFSS™, and to validate these results, the structures are characterized experimentally. The characteristics of transmissions simulated and measures are presented. A good agreement between simulated and measured results was obtained. The structure proposed here has the advantage of meeting the desired characteristics, with a simple geometry to be built using a low-cost substrate (FR-4).

Perceção da Dor Crónica e Estratégias Adaptativas em Famílias de Doentes Oncológicos

Objetivos: A presente investigação tem como principais objetivos a avaliação da perceção da dor crónica oncológica por parte de doentes e seus familiares, bem como a análise da relação entre a dor crónica percebida e as estratégias de adaptação que as famílias usam para responder à situação de doença e à dor. Metodologia: Este é um estudo descritivo e correlacional, de análise univariada. Na recolha dos dados, utilizámos o Family Crisis Oriented Personal Evaluyation Scales (FCOPES) para verificar a resposta familiar a momentos de crise, o Social Support Questionnaire - Short Form (SSQ6) para avaliar o suporte social percebido e, por fim, a Escala Visual Analógica (Eva) para determinar a dor percebida pelo doente e pela família. Participantes: A amostra é constituída por 32 familiares de doentes com diagnóstico de cancro acompanhados na Consulta da Dor do IPOCFG, EPE. Os familiares da nossa amostra têm em média de 57 anos de idade, 53,1% são do sexo feminino e é composta por 65,6% de cônjuges. Desta amostra, 28 (87,5%) dos familiares assumem o papel de cuidadores principais e 21 (65,6%) habitam o mesmo lar. Resultados: Verificou-se que as famílias possuem uma resposta familiar a momentos de crise na família e um alto nível de perceção das estratégias de coping. Concluiu-se, ainda, que os familiares estão satisfeitos com o suporte social (M=30,84) que lhes é proporcionado. Relativamente à perceção de dor, os resultados sugerem que os familiares cuidadores pontuam valores mais elevados. Conclusões: A investigação revela que os familiares usam estratégias de coping, não sendo estas influenciadas pelo sexo, idade, cuidador, agregado familiar e classificação de dor. Quanto à perceção da dor fica claro que os familiares compreendem e vivenciam a experiência da dor de uma forma muito semelhante à do próprio doente, registando os homens níveis mais elevados de dor percebida quando comparados com os familiares do género feminino. No entanto, foi possível perceber que o acompanhamento psicológico deveria ser um aditivo importante e parte integrante do tratamento, visto que pode proporcionar ao doente uma melhor qualidade de vida e aos seus familiares.

Alterações e problemas relacionados com a alimentação e estratégias adaptativas utilizadas em crianças e adolescentes com doença oncológica nos primeiros seis meses de quimioterapia

Enquadramento: A investigação em enfermagem é escassa no que se refere a alterações relacionadas com a alimentação em doentes oncológicos pediátricos, durante os tratamentos, e às estratégias adaptativas utilizadas, sendo pertinente a realização de estudos nesta área. Objetivos: Com a presente investigação pretendeu-se identificar as alterações sentidas e problemas alimentares mais frequentes em crianças e adolescentes a realizarem quimioterapia; identificar as estratégias adaptativas utilizadas, assim como, identificar relações entre estas variáveis e as características sociodemográficas e clínicas. Metodologia: Realizou-se uma investigação quantitativa, descritivo-analítica, com uma amostra de 30 crianças/adolescentes, nos primeiros seis meses de tratamento de quimioterapia. Os dados foram colhidos através de entrevista coletiva e autorrelato respondendo a um questionário de variáveis sociodemográficas e clínicas; a um Inventário de alterações e problemas relacionados com a alimentação e a um Inventário de estratégias de adaptação relacionadas com a alimentação (adaptado de Rehwaldt et al., 2009). Os dados foram processados e analisados informaticamente com recurso ao Statistical Package for the Social Science (SPSS), na versão 22.0 para Windows. Resultados: Apesar de a maioria dos entrevistados manter o seu padrão alimentar, registou-se em várias crianças/adolescentes alterações no que se refere a alimentos (carne, alimentos fritos, lacticínios e peixe) e a bebidas (bebidas com gás). Tal poderá dever-se às alterações alimentares mais sentidas (perda significativa de paladar ou olfato mais apurado), ou aos problemas alimentares referidos mais frequentemente (náuseas, vómitos ou dificuldade em engolir). As estratégias consideradas mais eficazes pelas crianças/adolescentes foram: comer alimentos mais proteicos, beber mais água às refeições para ajudar a diminuir o mau sabor, escovar os dentes antes e/ou depois de comer. As estratégias referidas como menos eficazes foram: usar menos sal e diminuir a quantidade de temperos e especiarias. Foram encontradas diversas relações estatisticamente significativas entre as variáveis estudadas. Conclusão: É fundamental que o enfermeiro, como elemento da equipa multidisciplinar, centre os seus esforços na identificação de possíveis alterações e problemas alimentares nas crianças e adolescentes sujeitos a quimioterapia, de modo a personalizar os ensinos acerca da alimentação e a propor estratégias que se adequem a cada situação.

Múltiplas antenas como alternativa para aumentar a taxa de extração de chaves secretas em redes veiculares com desvanecimento lento

The communication in vehicular ad hoc networks (VANETs) is commonly divided in two scenarios, namely vehicle-to-vehicle (V2V) and vehicle-to-infrastructure (V2I). Aiming at establishing secure communication against eavesdroppers, recent works have proposed the exchange of secret keys based on the variation in received signal strength (RSS). However, the performance of such scheme depends on the channel variation rate, being more appropriate for scenarios where the channel varies rapidly, as is usually the case with V2V communication. In the communication V2I, the channel commonly undergoes slow fading. In this work we propose the use of multiple antennas in order to artificially generate a fast fading channel so that the extraction of secret keys out of the RSS becomes feasible in a V2I scenario. Numerical analysis shows that the proposed model can outperform, in terms of secret bit extraction rate, a frequency hopping-based method proposed in the literature.

Propuesta curricular de habilidades adaptativas para la estimulación temprana de niños y niñas de 0 a 3 años de edad, con discapacidad cognitiva

Abstract. The study developed builds a curriculum proposal based on adaptive skills for early stimulation of children from 0 to 3 years with cognitive disabilities as a final requirement for graduation from the Masters in Education with Emphasis on Development The proposal intends to improve the coherence, relevance and effectiveness of special education offered to students with special educational needs, specifically with cognitive impairment conditions, from early stimulation with a population of 0 to 3 years. The main objective of the study rises from the working context of the study: the individual needs of special education teachers and their students.