Frequency Steerable Two Dimensional Focusing Using Rectilinear Leaky-Wave Lenses

The concept of frequency steerable two-dimensional electromagnetic focusing by using a tapered leaky-wave line source embedded in a parallel-plate medium is presented. Accurate expressions for analyzing the focusing pattern of a rectilinear leaky-wave lens (LWL) from its constituent leaky-mode tapered propagation constant are described. The influence of the main LWL structural parameters on the synthesis of the focusing pattern is discussed. The ability to generate frequency steerable focusing patterns has been demonstrated by means of an example involving a LWL in hybrid waveguide printed-circuit technology and the results are validated by a commercial full-wave solver.

Security scanning at 94GHz - art. no. 62110C

It is well known that millimetre waves can pass through clothing. In short range applications such as in the scanning of people for security purposes, operating at W band can be an advantage. The size of the equipment is decreased when compared to operation at Ka band and the equipments have similar performance.

In this paper a W band mechanically scanned imager designed for imaging weapons and contraband hidden under clothing is discussed. This imager is based on a modified folded conical scan technology previously reported. In this design an additional optical element is added to give a Cassegrain configuration in image space. This increases the effective focal length and enables improved sampling of the image and provides more space for the receivers. This imager is constructed from low cost materials such as polystyrene, polythene and printed circuit board materials. The trade off between image spatial resolution and thermal sensitivity is discussed.

A Four-element Antenna System for Mobile Phones

In this letter, a multiantenna system with four printed monopoles is presented. The monopoles that occupy relatively small area are positioned at the four corners of a printed circuit board, so that the four-element antenna system can be equipped on the lid of a folder-type mobile phone, leaving enough space for the circuits and reducing the effect of human hands. Based on simulation, a prototype for the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) operation has been constructed and tested. The measured -10-dB impedance bandwidths of the four elements are larger than 320 MHz with higher than 11.5-dB isolation. Moreover, the proposed antenna can provide spatial and pattern diversity in a diversity/multiple-input-multiple-output (MIMO) system.

Nonlinear behavioral modeling of mixed signal RF-digital I/O devices

Esta tese investiga a caracterização (e modelação) de dispositivos que realizam o interface entre os domínios digital e analógico, tal como os buffers de saída dos circuitos integrados (CI). Os terminais sem fios da atualidade estão a ser desenvolvidos tendo em vista o conceito de rádio-definido-por-software introduzido por Mitola. Idealmente esta arquitetura tira partido de poderosos processadores e estende a operação dos blocos digitais o mais próximo possível da antena. Neste sentido, não é de estranhar que haja uma crescente preocupação, no seio da comunidade científica, relativamente à caracterização dos blocos que fazem o interface entre os domínios analógico e digital, sendo os conversores digital-analógico e analógico-digital dois bons exemplos destes circuitos. Dentro dos circuitos digitais de alta velocidade, tais como as memórias Flash, um papel semelhante é desempenhado pelos buffers de saída. Estes realizam o interface entre o domínio digital (núcleo lógico) e o domínio analógico (encapsulamento dos CI e parasitas associados às linhas de transmissão), determinando a integridade do sinal transmitido. Por forma a acelerar a análise de integridade do sinal, aquando do projeto de um CI, é fundamental ter modelos que são simultaneamente eficientes (em termos computacionais) e precisos. Tipicamente a extração/validação dos modelos para buffers de saída é feita usando dados obtidos da simulação de um modelo detalhado (ao nível do transístor) ou a partir de resultados experimentais. A última abordagem não envolve problemas de propriedade intelectual; contudo é raramente mencionada na literatura referente à caracterização de buffers de saída. Neste sentido, esta tese de Doutoramento foca-se no desenvolvimento de uma nova configuração de medição para a caracterização e modelação de buffers de saída de alta velocidade, com a natural extensão aos dispositivos amplificadores comutados RF-CMOS. Tendo por base um procedimento experimental bem definido, um modelo estado-da-arte é extraído e validado. A configuração de medição desenvolvida aborda não apenas a integridade dos sinais de saída mas também do barramento de alimentação. Por forma a determinar a sensibilidade das quantias estimadas (tensão e corrente) aos erros presentes nas diversas variáveis associadas ao procedimento experimental, uma análise de incerteza é também apresentada.

Sistema para formação e avaliação dos operadores das máquinas de inspeção ótica automática

A montagem de circuitos eletrónicos é um processo extremamente complexo, e como tal muito difícil de controlar. Ao longo do processo produtivo, é colocada solda no PCB (printed circuit board), seguidamente são colocados os componentes eletrónicos que serão depois soldados através de um sistema de convecção, sendo por fim inspecionados todos os componentes, com o intuito de detetar eventuais falhas no circuito. Esta inspeção é efetuada por uma máquina designada por AOI (automatic optical inspection), que através da captura de várias imagens do PCB, analisa cada uma, utilizando algoritmos de processamento de imagem como forma de verificar a presença, colocação e soldadura de todos os componentes. Um dos grandes problemas na classificação dos defeitos relaciona-se com a quantidade de defeitos mal classificados que passam para os processos seguintes, por análise errada por parte dos operadores. Assim, apenas com uma formação adequada, realizada continuamente, é possível garantir uma menor taxa de falhas por parte dos operadores e consequentemente um aumento na qualidade dos produtos. Através da implementação da metodologia Gage R&R para atributos, que é parte integrante da estratégia “six sigma” foi possível analisar a aptidão dos operadores, com base na repetição aleatória de várias imagens. Foi desenvolvido um software que implementa esta metodologia na formação dos operadores das máquinas AOI, de forma a verificar a sua aptidão, tendo como objetivo a melhoria do seu desempenho futuro, através da medição e quantificação das dificuldades de cada pessoa. Com esta nova sistemática foi mais fácil entender a necessidade de formação de cada operador, pois com a constante evolução dos componentes eletrónicos e com o surgimento de novos componentes, estão implícitas novas dificuldades para os operadores neste tipo de tarefa. Foi também possível reduzir o número de defeitos mal classificados de forma significativa, através da aposta na formação com o auxílio do software desenvolvido.

Projecto de uma câmara em rede em FPGA

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

An embedded 1149.4 extension to support mixed-signal debugging

Debugging electronic circuits is traditionally done with bench equipment directly connected to the circuit under debug. In the digital domain, the difficulties associated with the direct physical access to circuit nodes led to the inclusion of resources providing support to that activity, first at the printed circuit level, and then at the integrated circuit level. The experience acquired with those solutions led to the emergence of dedicated infrastructures for debugging cores at the system-on-chip level. However, all these developments had a small impact in the analog and mixed-signal domain, where debugging still depends, to a large extent, on direct physical access to circuit nodes. As a consequence, when analog and mixed-signal circuits are integrated as cores inside a system-on-chip, the difficulties associated with debugging increase, which cause the time-to-market and the prototype verification costs to also increase. The present work considers the IEEE1149.4 infrastructure as a means to support the debugging of mixed-signal circuits, namely to access the circuit nodes and also an embedded debug mechanism named mixed-signal condition detector, necessary for watch-/breakpoints and real-time analysis operations. One of the main advantages associated with the proposed solution is the seamless migration to the system-on-chip level, as the access is done through electronic means, thus easing debugging operations at different hierarchical levels.

Transformador diferencial de variação linear: condicionamento de sinal e desmodulação síncrona

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica Ramo de Automação e eletrónica Industrial

Radiothérapie asservie à la respiration en combinaison avec l'utilisation d'un faisceau sans filtre égalisateur

La radiothérapie stéréotaxique corporelle (SBRT) est une technique couramment employée pour le traitement de tumeurs aux poumons lorsque la chirurgie n’est pas possible ou refusée par le patient. Une complication de l’utilisation de cette méthode provient du mouvement de la tumeur causé par la respiration. Dans ce contexte, la radiothérapie asservie à la respiration (RGRT) peut être bénéfique. Toutefois, la RGRT augmente le temps de traitement en raison de la plus petite proportion de temps pour laquelle le faisceau est actif. En utilisant un faisceau de photons sans filtre égalisateur (FFF), ce problème peut être compensé par le débit de dose plus élevé d’un faisceau FFF. Ce mémoire traite de la faisabilité d’employer la technique de RGRT en combinaison avec l’utilisation un faisceau FFF sur un accélérateur Synergy S (Elekta, Stockholm, Suède) avec une ceinture pneumatique, le Bellows Belt (Philips, Amsterdam, Pays-Bas), comme dispositif de suivi du signal respiratoire. Un Synergy S a été modifié afin de pouvoir livrer un faisceau 6 MV FFF. Des mesures de profils de dose et de rendements en profondeur ont été acquises en cuve à eau pour différentes tailles de champs. Ces mesures ont été utilisées pour créer un modèle du faisceau 6 MV FFF dans le système de planification de traitement Pinnacle3 de Philips. Les mesures ont été comparées au modèle à l’aide de l’analyse gamma avec un critère de 2%, 2 mm. Par la suite, cinq plans SBRT avec thérapie en arc par modulation volumétrique (VMAT) ont été créés avec le modèle 6 MV du Synergy S, avec et sans filtre. Une comparaison des paramètres dosimétriques a été réalisée entre les plans avec et sans filtre pour évaluer la qualité des plans FFF. Les résultats révèlent qu’il est possible de créer des plans SBRT VMAT avec le faisceau 6 MV FFF du Synergy S qui sont cliniquement acceptables (les crières du Radiation Therapy Oncology Group 0618 sont respectés). Aussi, une interface physique de RGRT a été mise au point pour remplir deux fonctions : lire le signal numérique de la ceinture pneumatique Bellows Belt et envoyer une commande d’irradiation binaire au linac. L’activation/désactivation du faisceau du linac se fait par l’entremise d’un relais électromécanique. L’interface comprend un circuit électronique imprimé fait maison qui fonctionne en tandem avec un Raspberry Pi. Un logiciel de RGRT a été développé pour opérer sur le Raspberry Pi. Celui-ci affiche le signal numérique du Bellows Belt et donne l’option de choisir les limites supérieure et inférieure de la fenêtre d’irradiation, de sorte que lorsque le signal de la ceinture se trouve entre ces limites, le faisceau est actif, et inversement lorsque le signal est hors de ces limites. Le logiciel envoie donc une commande d’irradiation au linac de manière automatique en fonction de l’amplitude du signal respiratoire. Finalement, la comparaison entre la livraison d’un traitement standard sans RGRT avec filtre par rapport à un autre plan standard sans RGRT sans filtre démontre que le temps de traitement en mode FFF est réduit en moyenne de 54.1% pour un arc. De la même manière, la comparaison entre la livraison d’un traitement standard sans RGRT avec filtre par rapport à un plan de RGRT (fenêtre d’irradiation de 75%) sans filtre montre que le temps de traitement de RGRT en mode FFF est réduit en moyenne de 27.3% par arc. Toutefois, il n’a pas été possible de livrer des traitements de RGRT avec une fenêtre de moins de 75%. Le linac ne supporte pas une fréquence d’arrêts élevée.

Ultra-wideband slot antenna with band-notch characteristics for wireless USB dongle applications

A compact ultra-wideband (UWB) printed slot antenna is described, suitable for integration with the printed circuit board (PCB) of a wireless, universal, serial-bus dongle. The design comprises of a near-rectangular slot fed by a coplanar waveguide (CPW) printed on a PCB of size 20 × 30 mm2. It has a large bandwidth covering the 3.1–10.6 GHz UWB band, with omnidirectional radiation patterns. Further, a notched band centered at 5.45 GHz wireless local area network bands is obtained within the wide bandwidth by inserting a narrow slot inside the tuning stub. Details of the antenna design are described, and the experimental results of the constructed prototype are presented. The time domain studies on the antenna shows a linear phase response throughout the band except at the notched frequency. The transient analysis of the antenna indicates very little pulse distortion confirming its suitability for high speed wireless connectivity.

Ultra-wideband slot antenna for wireless USB dongle applications

An ultra-wideband (UWB) printed slot antenna, suitable for integration with the printed circuit board (PCB) of a wireless universal serial-bus (WUSB) dongle is presented. The design comprises a near-rectangular slot fed by a coplanar waveguide printed on a PCB of width 20 mm. The proposed design has a large bandwidth covering the 3.1-10.6 GHz UWB band, unaffected by the ground length, and omnidirectional radiation patterns. A linear phase response throughout the band further confirms its suitability for high-speed wireless connectivity.

Model-Based Troubleshooting of Digital Systems

This thesis describes a methodology, a representation, and an implemented program for troubleshooting digital circuit boards at roughly the level of expertise one might expect in a human novice. Existing methods for model-based troubleshooting have not scaled up to deal with complex circuits, in part because traditional circuit models do not explicitly represent aspects of the device that troubleshooters would consider important. For complex devices the model of the target device should be constructed with the goal of troubleshooting explicitly in mind. Given that methodology, the principal contributions of the thesis are ways of representing complex circuits to help make troubleshooting feasible. Temporally coarse behavior descriptions are a particularly powerful simplification. Instantiating this idea for the circuit domain produces a vocabulary for describing digital signals. The vocabulary has a level of temporal detail sufficient to make useful predictions abut the response of the circuit while it remains coarse enough to make those predictions computationally tractable. Other contributions are principles for using these representations. Although not embodied in a program, these principles are sufficiently concrete that models can be constructed manually from existing circuit descriptions such as schematics, part specifications, and state diagrams. One such principle is that if there are components with particularly likely failure modes or failure modes in which their behavior is drastically simplified, this knowledge should be incorporated into the model. Further contributions include the solution of technical problems resulting from the use of explicit temporal representations and design descriptions with tangled hierarchies.

Flexural Test on Recycled Polystyrene

In socio-environmental scenario increased the nature resources concern beyond products and subproducts reuse. Recycling is the approach for a material or energy reintroducing in productive system. This method allows the reduction of garbage volume dumped in environment, saving energy and decreasing the requirement of natural resources use. In general, the ending of expanded polystyrene is deposited sanitary landfills or garbage dumps without control that take large volume and spreads easily by aeolian action, with consequently environmental pollution, however, the recycling avoids their misuse and the obtainment from petroleum is reduced. This work recycled expanded polystyrene via merger and/or dissolution by solvents for the production of integrated circuits boards. The obtained material was characterized in flexural mode according to ASTM D 790 and results were compared with phenolite, traditionally used. Specimens fractures were observed by electronic microscopy scanning in order to establish patterns. Expanded Polyestirene recycled as well as phenolite were also thermo analyzed by TGA and DSC. The method using dissolution produced very brittle materials. The method using merger showed no voids formation nor increased the brittleness of the material. The recycled polystyrene presented a strength value significantly lower than that for the phenolite. (C) 2011 Published by Elsevier Ltd. Selection and peer-review under responsibility of ICM11

An accurate low-voltage analog memory-cell with built-in multiplication

A CMOS memory-cell for dynamic storage of analog data and suitable for LVLP applications is proposed. Information is memorized as the gate-voltage of input-transistor of a gain-boosting triode-transconductor. The enhanced output-resistance improves accuracy on reading out the sampled currents. Additionally, a four-quadrant multiplication between the input to regulation-amplifier of the transconductor and the stored voltage is provided. Designing complies with a low-voltage 1.2μm N-well CMOS fabrication process. For a 1.3V-supply, CCELL=3.6pF and sampling interval is 0.25μA≤ ISAMPLE ≤ 0.75μA. The specified retention time is 1.28ms and corresponds to a charge-variation of 1% due to junction leakage @75°C. A range of MR simulations confirm circuit performance. Absolute read-out error is below O.40% while the four-quadrant multiplier nonlinearity, at full-scale is 8.2%. Maximum stand-by consumption is 3.6μW/cell.

Projeto e implementação de um nodo sensor para aquisição de sinais de extensômetros em redes de sensores sem fio aplicado ao monitoramento de deformações em estruturas

Esta dissertação tem como objetivo principal propor um nodo (ou nó) sensor sem fio para ser utilizado em redes de sensores sem fio, em sistemas de aquisição de dados de extensômetros. O sistema de aquisição para os extensômetros é baseado na ponte de Wheatstone e de modo a permitir várias configurações de extensômetros. O processamento e a comunicação sem fio é realizada pelo ATmega128RFA1, composto por um microcontrolador e um transceiver Rádio-Frequência com o padrão Zigbee. O nodo foi projetado para garantir confiabilidade na aquisição de dados e ser totalmente controlado remotamente. Entre os parâmetros controláveis estão: o ganho do sinal e a taxa de amostragem. Além disso, o nodo possui recursos para efetuar o equilíbrio da ponte de Wheatstone automaticamente. A escolha de seus componentes, baseou-se em critérios relacionados ao consumo de energia do mesmo e ao custo. Foi concebida uma placa de circuito impresso (PCI) para o nodo, e sobre ela foram realizadas estimativas sobre o consumo de energia e valor agregado do protótipo, com o objetivo de analisar a sua viabilidade. Além do projeto do nodo sensor, o trabalho apresenta a proposta de integração do mesmo em uma rede de sensores sem fio (RSSF), incluindo a sugestão do hardware complementar e desenvolvimentos dos softwares. Para os testes do nodo sensor, foi construido experimentalmente um transdutor de força.