Otimização de estruturas DGS e PBG em antenas de microfita retangular usando algoritmo genético

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Sena, Francisco das Chagas Barbosa de
• Orientador(a): Silva, José Patrocínio da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Antena de microfita; Otimização; Algoritmo genético; DGS e PBG
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25608

As antenas de microfita têm atraído a atenção de pesquisadores no mundo inteiro por possuírem características interessantes a diversas aplicações. Contudo, desvantagens como baixo ganho, estreita largura de banda e baixa eficiência de radiação podem limitar o seu uso em um determinado sistema. Além disso, esse tipo de antena pode excitar modos de ordem superior em adição ao fundamental. Essa característica é particularmente importante para sistemas que possuem múltiplas frequências de operação, nos demais casos, faz-se necessário o uso de filtros para eliminar os modos indesejados. Alternativamente, pode-se adicionar arranjos de defeitos ao plano de terra ou ao substrato da antena para cumprir esse mesmo objetivo, sendo tais estruturas denominadas de Defected Ground Structure (DGS) e Photonic Band Gap (PBG), respectivamente. Entretanto, o desenvolvimento de projetos eficientes envolvendo esses tipos de estruturas apresenta grande dependência da correta especificação dos parâmetros físicos do arranjo utilizado. Nesse contexto, objetivando eliminar e/ou atenuar os modos de ordem superior, sem afetar significativamente o desempenho da antena em operação para o modo fundamental, o presente trabalho estudou a aplicação de um Algoritmo Genético (AG) no desenvolvimento de novos modelos de estruturas DGS e PBG. Os modelos propostos são constituídos de furos circulares, preenchidos com ar, nos padrões hexagonal e retangular, para a configuração periódica, e com padrão micro estruturado, para a configuração quase periódica. O AG proposto foi responsável por especificar os seguintes parâmetros dos arranjos analisados: diâmetro dos furos, distância de separação entre os mesmo e o posicionamento do arranjo ao longo do comprimento da antena. Todas as antenas analisadas foram construídas manualmente, através do uso de uma fresadora e/ou corrosão por percloreto de ferro. Com base nos resultados simulados e medidos, verificou-se que o AG proposto foi capaz de otimizar as estruturas estudadas de maneira a preservar o modo fundamental, ao passo que os de ordem superior foram eliminados e/ou consideravelmente atenuados. Verificou-se que para o mesmo tipo de arranjo, as antenas com DGS apresentaram melhor desempenho em relação às com PBG, considerando o coeficiente de reflexão do modo fundamental. Além disso, as estruturas otimizadas não provocaram variações significativas no valor do ganho total ou na forma do diagrama de radiação e, no caso dos DGS, exibiram características importantes para miniaturização das antenas. Os resultados obtidos são particularmente importantes, partindo do pressuposto de que as estruturas otimizadas podem ser utilizadas para eliminar modos indesejados em aplicações com antenas de microfita passivas ou ativas, que operam também como ressoadores.