ANÁLISE DA PERMISSIVIDADE EFETIVA DE ANTENAS DE MICROFITA RETANGULARES COM ARRANJO PBG RETANGULAR

ANÁLISE DA PERMISSIVIDADE EFETIVA DE ANTENAS DE MICROFITA RETANGULARES COM ARRANJO PBG RETANGULAR

• Autor
• Yago Daniel Souto
• Co-autores
• Francisco das Chagas Barbosa de Sena , Hugo Michel Câmara de Azevedo Maia , José Patrocínio da Silva
• Resumo

• Uma das técnicas modernas utilizadas para melhorar o desempenho das antenas de microfita, consiste no uso dos chamados substratos PBG, obtidos a partir da inserção de defeitos no substrato da antena. Os substratos PBG são caracterizados pela anexação de defeitos, que consistem de um segundo material dielétrico, inserido no substrato da antena. Esses defeitos podem formar um arranjo, periódico ou não, referido como arranjo PBG (do inglês Photonic Band Gap). Esse tipo de estrutura, quando bem projetada, pode ser usada para melhorar o desempenho de antenas de microfita no tocante ao ganho, largura de banda, supressão de modos indesejados etc., sem afetar de forma significativa as suas características de radiação para o modo fundamental. A eficiência dessa técnica depende das características físicas do arranjo utilizado, como: forma da estrutura, diâmetro, distância entre os elementos constituintes do arranjo, dimensão do arranjo, entre outros. Vale ressalta que a inserção de defeitos no substrato da antena pode alterar, consideravelmente, a permissividade efetiva do substrato resultante, inviabilizando, portanto, o uso de equações tradicionais de projeto, posto que esse parâmetro desempenha papel fundamental na determinação de suas dimensões físicas e características de funcionamento. Desse modo, a presente  pesquisa, objetivou encontrar um modelo ou método através do qual fosse possível obter o valor da permissividade efetiva de antenas de microfita retangulares com arranjo PBG no formato retangular, que  consistiu de furos circulares de ar, inseridos em um substrato de fibra de vidro (FR4) de uma antena de microfita retangular, projetada para operar na frequência de 2,4 GHz. Os efeitos da estrutura PBG sobre o comportamento da antena foi analisado através de simulações computacionais. Através da catalogação e replicação de trabalhos científicos, verificou-se a possibilidade de utilizar os parâmetros de espalhamento da matriz S (coeficientes de reflexão e transmissão) para obter os valores de permissividade, permeabilidade e coeficiente de reflexão de um material dielétrico, técnica esta, comumente utilizada para analisar arranjos metamateriais. Com isso, buscou-se desenvolver uma metodologia capaz de fornecer a permissividade do modelo de antena estudado. Além disso, estudos adicionais foram conduzidos no sentido de entender o comportamento da permissividade efetiva do substrato por consequência de variações no diâmetro e espaçamento dos furos que compõem o arranjo PBG. Os resultados obtidos foram então comparados ao de uma antena de microfita retangular padrão, isto é, sem substrato PBG, também projetada para a mesma frequência. Os efeitos do arranjo sobre o comportamento da antena foram observados, sendo verificada a sua influência sobre a frequência de ressonância do modo fundamental, coeficiente de reflexão, ganho total e densidade de corrente da antena. 

• Palavras-chave
• Antenas de microfita, Estrutura PBG, Permissividade efetiva.
• Área Temática
• Engenharias

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