2.3. Toplumsal Cinsiyet
2.3.2. Toplumsal Cinsiyet Rollerinin Topluma Yansıması
RESULTADOS
5.1 INTRODUÇÃO
No presente capítulo, são apresentados os resultados computacionais obtidos para a antena de microfita com patch supercondutor e para arranjos de antenas em configurações lineares e planares de seus elementos supercondutores, com a alternância de substrato EBG e fibra de vidro.
Foram elaborados programas computacionais nas linguagens Fortran
Powerstation para elaboração da frequência de ressonância e Matlab 7.0 para
levantamento das curvas e diagrama de radiação para obtenção dos resultados.
5.2 RESULTADOS DA ANTENA DE MICROFITA COM
SUPERCONDUTOR
Na obtenção dos resultados da antena de microfita com patch supercondutor é considerada a estrutura apresentada logo abaixo na Figura 5.1, onde, o patch tem largura l, comprimento w e espessura t. O substrato apresenta uma permissividade relativa r e
espessura g.
38 A Figura 5.2 mostra um gráfico comparativo entre a frequência de ressonância em função do comprimento da fita condutora considerando duas temperaturas críticas, sendo as dimensões da antena com o patch supercondutor com uma temperatura crítica de 90K a 160K: g = 0,7mm, w = 25 mm, r1 = 10.2 (RT/Duroid 6010LM), r2 = 1;
sendo a fórmula do supercondutor YBCO e SnBaCaCuOy com parâmetros: n
=1.88.105 s/m, ef = 360,74 nm, t=0,1mm.
Figura 5.2 - Gráfico comparativo da Frequência em função do comprimento da fita condutora considerando as temperaturas críticas de 90K e 160K.
A Figura 5.3 mostra um gráfico comparativo entre a frequência de ressonância em função do comprimento l do patch condutor considerando, várias temperaturas críticas, 90K, 160, e 212 K sendo as dimensões da antena com supercondutor : g = 0,7 mm, w = 25 mm, r1 = 10.2 (RT/Duroid 6010LM), r2 = 1. Para a temperatura crítica Tc
= 212K (-61o C) a fórmula do supercondutor é Sn
5InBa4Ca2Cu10Oy onde são usados os
39
Figura 5.3 - Gráfico comparativo do comprimento da fita condutora em função da frequência de ressonância considerando as temperaturas críticas de 90K (YBCO), 160K (SnBaCaCuOy) e
212K (Sn5In)Ba4Ca2Cu10Oy
Como mostrado acima, as curvas se comportam de forma diferente à medida que a temperatura crítica varia, ou seja, quando aumentamos as temperaturas críticas de 90K à 212K observa-se que o comprimento do patch diminui [31]- [32].
A Figura 5.4 mostra um gráfico comparativo entre a frequência de ressonância em função do comprimento l do patch condutor considerando, para temperatura crítica de 160 K sendo as dimensões da antena com supercondutor: g = 0,0154 mm, w = 0,025 mm, r1 = 12 (Metamaterial), r2 = 1, onde são usados os parâmetros: n = 1,88.105 S/m, ef = 360,74 nm , espessura do patch, t= 100 nm.
40
Figura 5.4 - Gráfico do comprimento da fita condutora em função da frequência de ressonância considerando as temperatura crítica de 160K (SNBaCaCuOy).
5.3 ARRANJO LINEAR
Para os arranjos lineares das antenas de microfita obtiveram-se os diagramas de radiação no plano-E e plano-H, onde se utilizou o método da Linha de Transmissão Transversa para determinar os parâmetros do patch na obtenção dos diagramas de radiação das antenas supercondutoras. Será considerado um arranjo linear conforme ilustrado na Figura 5.4, sendo o espaçamento entre os elementos iguais.
41
Figura 5.4 - Arranjo linear de uma antena de microfita supercondutora com quatro elementos.
A Figura 5.5 mostra os diagramas de radiação para um arranjo linear com 4 elementos espaçados em /2, para um ângulo de radiação de 80o resultando em uma fase = 31,25o.
(a)
(b)
Figura 5.5 - Diagramas de radiação do arranjo linear com = 80o (a) Plano-E (b) Plano-H.
Na Figura 5.6 temos um ângulo de radiação de 130o e uma fase =115,70o. Observa-se que o aumento no ângulo de radiação diminui a intensidade dos diagramas como pode ser visto na Figura 5.6, em que a intensidade do campo é inferior a 0,8. Essa diminuição deve-se ao fato de que o arranjo é constituído de elementos patchs, sendo uma característica desse tipo de antena uma diminuição do padrão de radiação quando se aproxima de sua direção end-fire.
42 (a)
(b)
Figura 5.6 - Diagramas de radiação do arranjo linear com = 130o (a) Plano-E (b) Plano-H.
5.4 ARRANJO PLANAR
Os diagramas para o plano-E e plano-H de um arranjo planar de 16 elementos (4x4) elementos, estando espaçados a uma distância dx e dy, foram ilustrados na Figura
1.3.
A Figura 5.7 mostra os diagramas de radiação de um arranjo planar formado por 16 (4x4) elementos e espaçados em /2, com θ=45º e = 90o . Na Figura 5.8 o arranjo
é formado por 16 (4x4) elementos, porém espaçados em 3/2 , com θ=45º e = 90o .
Observa-se que o aumento do espaçamento entre os elementos aumenta a diretividade do arranjo. Porém, observa-se um aumento na quantidade de lóbulos secundários como visto na Figura 5.9 (a).
43 (a)
(b)
Figura 5.7 - Diagrama de radiação do arranjo planar com dx = dy = /2. (a) Plano-E (b) Plano- H.
44 (b)
Figura 5.8 - Diagrama de radiação do arranjo planar com dx = dy = 3/2 . (a) Plano-E (b) Plano- H.
Os diagramas de radiação do plano-E com 16 (4x4) elementos espaçados em /2, com = 90o e = 75o, resultando em x = -46,59o e y = -173,86o; e = 90o, =
110o, x = 61,56o e y = -169,14o, estão ilustrados na Figura 5.9 e Figura 5.10, respectivamente. Na Figura 5.11, temos o mesmo arranjo, porem os elementos espaçados em 3/2 com = 90o e = 80o. Na Figura 5.10, temos uma mudança de fase de 15o em relação à direção broadside. Nela, pode-se observar o surgimento de lóbulos
secundários de pouca intensidade, mesmo quando temos uma inclinação de 20o. Figura. 5.11. Na Figura 5.12, observa-se o aparecimento de lóbulos secundários de níveis bastante elevados. Isso ocorre porque o critério entre a distância entre os elementos e a direção de maior irradiação não foi obedecida. Os lóbulos secundários são desejáveis, pois, são mito utilizados em arranjos de antenas inteligentes, de forma que devem ser analisados cuidadosamente em um projeto de arranjo de fase de antenas.
45 (b)
Figura 5.9- Diagrama de radiação do arranjo planar com dx=dy=/2 e = 90o e = 75o (a) Plano- E (b) Plano-H.
(a)
(b)
Figura 5.10 - Diagrama de radiação do arranjo planar com dx=dy=/2 e = 90o, = 110o (a) Plano-E (b) Plano-H.
46 (a)
(b)
Figura 5.11 - Diagrama de radiação do arranjo planar com dx=dy= 3/2 e = 90o e = 80o (a) Plano-E (b) Plano-H.
Os diagramas de radiação para os arranjos lineares e planares foram todos elaborados tendo os seguintes parâmetros: f=1,28 GHz, w = 25 mm, l = 30 mm g = 0,7mm, r1 =
10.2, r2 = 1; sendo o Sn5InBa4Ca2Cu10Oy o supercondutor à temperatura de 212K ( -
61o C).
Outros resultados podem ser encontrados para outros tipos de materiais supercondutores e outros tipos de substratos [25]-[27],[29]-[30].
47 Na figura 5.12, temos o resultado da frequencia de ressonância com substrato EBG, para o substrato r = 10.233 com dois elementos, altura g =1.54mm e largura w =
5 mm , enquanto que a curva em azul mostra o resultado para um arranjo com dois elementos usando um substrato com r = 8.729, h =1.54mm, e largura w = 5 mm, em
ambos os resultados o condutor utilizado foi o supercondutor da família do estanho com temperatura de 160 K , simulado em uma temperatura ambiente de 150K.
Figura 5.12 - Gráfico comparativo do comprimento da fita condutora em função da frequência de ressonância considerando substrato EBG.
A figura 5.13 , apresentam o diagrama de radiação em 3D de um arranjo de antenas com dois elementos e três, respectivamente usando fibra de vidro como substrato
4.4
r
e o elemento condutor é o supercondutor utilizado nos trabalhos desta tese. De acordo com os resultados obtidos o ganho obtido neste arranjo de antenas de microfita de dois elementos 4.32 dB e três elementos com patch supercondutor foi de 5.96 dB.
48
Figura 5.13. (a) Resultado 3D de um arranjo de antenas com dois elementos e patch supercondutor.
Figura 5.13.(b) Resultado 3D de um arranjo de antenas com três elementos e patch supercondutor.
A figura 5.14 , apresentam o diagrama de radiação em 2D de um arranjo de antenas com dois elementos e três, respectivamente usando fibra de vidro como substrato r =
49
Figura 5.14. (a) Resultado 2D de um arranjo de antenas com dois elementos e patch supercondutor.
50
Capítulo 6
CONCLUSÕES
6.1 INTRODUÇÃO
Este trabalho teve o objetivo de contribuir no meio acadêmico e na indústria, de estruturas de antenas de microfita utilizando-se alguns substratos como fibra de vidro, EBG, banda eletromagnética proibida com uso do condutor, de cobre e material supercondutor, em simulações no Fortran PowerStation, MATLAB e HFSS. Também a utilização de pequenas dimensões para obtenção de frequências em Terahertz, utilizadas em diversas aplicações em telecomunicações, setores aeroportuários e biomédicos. No resultado em Terahertz foi utilizado o substrato PBG
No capitulo 5 foram apresentados simulações computacionais para a antena de microfita com material supercondutor e para os arranjos lineares e planares de microfita. Obteve-se a frequência de ressonância em função das dimensões da estrutura para a antena com o supercondutor. Observou-se que com o aumento do comprimento do patch a frequência de ressonância diminui. Para os arranjos, obteve-se o diagrama de radiação nos planos E e H e a mudança do padrão em função da mudança da fase entre os elementos que compõe o arranjo. Observou-se que o aumento do espaçamento entre os elementos aumenta a diretividade do arranjo. E que o aumento no ângulo de radiação diminui a intensidade dos diagramas como pode ser visto na Figura 5.6, em que a intensidade do campo é inferior a 0,8. Essa diminuição deve-se ao fato de que o arranjo é constituído de elementos patchs, sendo uma característica desse tipo de antena uma diminuição do padrão de radiação quando se aproxima de sua direção end-fire.
Os lóbulos secundários são muito utilizados em arranjo de antenas adaptativas ou inteligentes dando uma dinâmica ao feixe e possibilitando um uso mais eficiente dos lóbulos principal e secundários.
51
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