Análise de células unitárias com metamaterial utilizando substratos EBG para aplicações em estruturas planares - Cunha, Nilson Henrique de Oliveira (2020)
Com o crescimento da área de comunicações e o intenso estudo acerca de formas mais eficientes para transmissão e recepção de sinais eletromagnéticos, os circuitos impressos têm ganhado um destaque cada vez maior no cenário mundial, e com base nestes circuitos, destaca-se a aplicação de materiais artificiais, os metamateriais. A diferença essencial entre materiais convencionais e metamateriais é que, enquanto os materiais convencionais são definidos pelos seus átomos constituintes, os metamateriais são caracterizados por suas células unitárias constituintes, desta forma, a engenharia da construção destas estruturas pode criar uma resposta arbitrária, que não seria conseguido com um material convencional. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo propor a aplicabilidade de substratos metamateriais de baixo custo, em dispositivos planares. Para isso, serão apresentados diversos modelos de análises para estruturas metamateriais, desde a escolha das condições de contorno, até a aplicação da excitação adequada. Após a seleção do modelo de análise, será realizado um estudo partindo da caracterização de uma célula unitária metamaterial convencional, baseada em estruturas SRR (Split Ring Resonator). Em seguida, serão propostas modificações nestas células com a mudança na geometria do ressoador, e também com a aplicação de estruturas EBG (Electromagnetic Band Gap), de modo a adequar as respostas em frequência da célula ao projeto desejado. Por fim, será estudado a aplicação deste substrato em uma antena de microfita de patch retangular, em que serão analisados o coeficiente de reflexão, a impedância da antena, o ganho, o diagrama de radiação, o ângulo de -3dB, a distribuição de campo elétrico na antena, a distribuição da densidade superficial de corrente nas células propostas e por fim, o diagrama de Brillouin, para se comprovar as zonas proibidas criadas pela estrutura EBG. Desta forma, espera-se verificar a utilidade e importância cientifica do estudo proposto em sistemas atuais.