Reconfigurable antenna for mobile devices

O trabalho descrito nesta dissertação de mestrado foca-se em geral na investigação de antenas impressas. São apresentados conceitos básicos, em conjunto com alguns exemplos desenvolvidos. No entanto, o principal foco prende-se com técnicas de miniaturização e reconfigurabilidade de antenas. A miniaturização de antenas é um tema de investigação de longa data, no entanto, novas técnicas e soluções são apresentadas regularmente. Nesta tese, é aplicada uma técnica recente, baseada na introdução de indutores encapsulados no elemento ressonante de uma antena, que permite miniaturizar um monopólio impresso com uma frequência de ressonância de 2.5 GHz. Outro assunto abordado neste trabalho é a reconfigurabilidade de antenas. Algumas das técnicas mais comuns na investigação actual são apresentadas e debatidas. Uma solução com recurso a díodos PIN é usada para estudar esta capacidade. Os conceitos e características deste tipo de componentes são apresentadas sendo feito o desenho e fabrico de um possível monopólio impresso reconfigurável para operação em dupla banda. Por fim, são combinadas as técnicas de miniaturização com inductor encapsulado e reconfigurabilidade através de díodos PIN, por forma a projectar uma antena reconfigurável muito pequena, para operação em duas bandas distintas. Os resultados são discutidos e com base nestes, algumas possíveis otimizações são propostas. The work reported in this dissertation is focused in the printed antenna research. Basic concepts of printed antennas are presented, along with a few examples that were developed. The main focus however, is around miniaturization and reconfigurability of antennas. Antenna miniaturization is a long time research subject, however, new techniques and solutions are presented everyday. In this thesis, a recent technique based on the introduction of chip inductors in the resonating element of a printed antenna is used in order to miniaturize a monopole with a resonating frequency at 2.5 GHz. Another issue approached in this work is antenna reconfigurability. Some common techniques used in antenna reconfiguration are presented and debated. A solution with PIN diodes is used to study this capability. The concepts and characteristics of this type of components are presented and an example of a reconfigurable printed monopole for dual-band operation is designed and fabricated. At last, miniaturization with chip inductor and reconfigurability through PIN diodes are used together to create a very small antenna for dual-band operation. The simulated and measured results are discussed and upon these, some possible optimizations are proposed.

Self-organization and complexity theory to support evolvable production systems

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Designing single event upset mitigation techniques for large SRAM-Based FPGA components

This thesis presents the study and development of fault-tolerant techniques for programmable architectures, the well-known Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), customizable by SRAM. FPGAs are becoming more valuable for space applications because of the high density, high performance, reduced development cost and re-programmability. In particular, SRAM-based FPGAs are very valuable for remote missions because of the possibility of being reprogrammed by the user as many times as necessary in a very short period. SRAM-based FPGA and micro-controllers represent a wide range of components in space applications, and as a result will be the focus of this work, more specifically the Virtex® family from Xilinx and the architecture of the 8051 micro-controller from Intel. The Triple Modular Redundancy (TMR) with voters is a common high-level technique to protect ASICs against single event upset (SEU) and it can also be applied to FPGAs. The TMR technique was first tested in the Virtex® FPGA architecture by using a small design based on counters. Faults were injected in all sensitive parts of the FPGA and a detailed analysis of the effect of a fault in a TMR design synthesized in the Virtex® platform was performed. Results from fault injection and from a radiation ground test facility showed the efficiency of the TMR for the related case study circuit. Although TMR has showed a high reliability, this technique presents some limitations, such as area overhead, three times more input and output pins and, consequently, a significant increase in power dissipation. Aiming to reduce TMR costs and improve reliability, an innovative high-level technique for designing fault-tolerant systems in SRAM-based FPGAs was developed, without modification in the FPGA architecture. This technique combines time and hardware redundancy to reduce overhead and to ensure reliability. It is based on duplication with comparison and concurrent error detection. The new technique proposed in this work was specifically developed for FPGAs to cope with transient faults in the user combinational and sequential logic, while also reducing pin count, area and power dissipation. The methodology was validated by fault injection experiments in an emulation board. The thesis presents comparison results in fault coverage, area and performance between the discussed techniques.

Decisões do uso da tecnologia da informação: um estudo sobre o efeito das capacidades dinâmicas

O objetivo principal do estudo é verificar os efeitos das decisões do uso da tecnologia da informação (TI) no seu desempenho. Existe uma grande necessidade de justificar os investimentos realizados nessa área e uma expectativa de promover um desempenho superior com o uso dos recursos e capacidades da TI. Portanto, é importante esclarecer o seu valor e o seu papel nas organizações. Mudanças e contextos mercadológicos de rápidas transformações são grandes desafios ao ambiente das organizações. Nesse sentido, as decisões do uso da TI devem ser capazes de mobilizar os recursos e capacidades da TI para responder às mudanças do ambiente organizacional e o desempenho desse uso deve ser avaliado pela contribuição aos processos de negócio, ao contrário de insistir numa relação direta ao desempenho geral em que muitas variáveis ofuscam o real valor da TI. O estudo fundamenta-se na visão baseada em recursos da firma, nas capacidades dinâmicas e na complementaridade dos recursos organizacionais. São propostas duas orientações para as decisões do uso da TI. A primeira orientada pelas capacidades de reconfigurabilidade e complementaridade da TI. A segunda orientada pelos ativos de infra-estrutura, pessoal e parcerias. O desempenho é avaliado pelas competências do uso da TI em relação aos aspectos de sua funcionalidade e de mercado, em nível das exigências do seu processo. O estudo avaliou empiricamente seu objetivo numa amostra de profissionais responsáveis pela tomada de decisão e planejamento de TI em organizações brasileiras. Os dados foram analisados através da modelagem de caminhos por mínimos quadrados parciais. Os principais resultados apontaram fortes e significantes efeitos das decisões do uso da TI orientadas pelas capacidades sobre as decisões orientadas pelos ativos de TI. Revelou-se que as decisões orientadas pelos ativos de pessoal são as únicas que influenciam o desempenho das competências de funcionalidades da TI. Por último, foi evidenciado a importância do tratamento das decisões do uso da TI como uma capacidade dinâmica mesmo sem influência do efeito moderador da turbulência do ambiente organizacional. As principais contribuições acadêmicas são o preenchimento da lacuna que envolve as decisões do uso da TI, seu desempenho em nível de processo dentro do contexto organizacional brasileiro e o usoteórico da visão baseada em recursos da firma e das capacidades dinâmicas como pano de fundo capaz de promover o valor da TI. Dentre as principais contribuições para a prática profissional destaca-se a consideração das capacidades de reconfigurabilidade e complementaridade dos recursos de TI nas decisões do seu uso junto aos demais recursos organizacionais para que se possa obter um melhor desempenho dos processos. O estudo aponta pesquisas futuras promissoras na avaliação do valor da TI e no desenvolvimento de medidas e construtos mais apropriados para sua avaliação.

Antenas e superfícies seletivas de freqüência reconfiguráveis para sistemas de comunicação sem fio

This work aims to present how the reconfigurable microstrip antennas and frequency selective surfaces can be used to operate at communication systems that require changing their operation frequency according to system requirements or environmental conditions. The main purpose is to present a reconfigurable circular microstrip antenna using a parasitic ring and a reconfigurable dipole frequency selective surface. Thereupon there are shown fundamental topics like microstrip antennas, PIN diodes and the fundamental theory of reconfigurable antennas and frequency selective surfaces. There are shown the simulations and measurements of the fabricated prototypes and it is done an analysis of some parameters like the bandwidth and radiation pattern, for the antennas, and the transmission characteristics, for the frequency selective surface. Copper strips were used in place of the diodes for proof of the reconfigurability concept