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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Antenas reconfiguráveis por dispositivos semicondutores fotossensíveis
Title Alternative: Reconfigurable antennas by photosensitive semiconductor devices
Author: Fonseca, Felipe Henrique de Souza da, 1991-
Advisor: Orio, Roberto Lacerda de, 1981-
Abstract: Resumo: No presente trabalho foram projetadas três antenas opticamente reconfiguráveis para aplicações sem fio e investigados três possíveis chaves fotocondutoras baseadas em dispositivos de silício. A tecnologia de antenas reconfiguráveis é baseada na habilidade dessas antenas irradiarem em diferentes frequências ou polarização de acordo com o estado de comutação requerido. Para cada estado de reconfiguração há uma redistribuição das correntes em sua estrutura, o que modifica suas propriedades de irradiação. A tecnologia tem recebido atenção nos últimos anos, uma vez que uma única antena pode trabalhar em frequências multibanda e alterar a dinâmica de suas características de transmissão e recepção conforme a necessidade de uso. Este trabalho possui o desafio de implementar mudanças nos elementos radiantes, conforme haja mudança nos estados dos elementos de comutação. A reconfiguração das antenas é feita por chaves ópticas implementadas com dispositivos fotocondutores de silício. As chaves possuem dois estados de comutação, ligado e desligado conforme expostas ou não a luz de um laser. Foram projetados dois tipos de fotorresistores (fotoresistor horizontal e vertical) e um fotodiodo. Os estudos das chaves foram baseados em simulações numéricas. O fotorresistor vertical tem a maior variação de resistência correspondendo a 51,8 vezes entre o estado desligado e ligado na faixa de frequência de 5 GHz, sendo assim a melhor escolha como um interruptor óptico. Além disso, foi também analisado qual comprimento de onda melhor corresponderia ao projeto. Foram verificados 4 diferentes comprimentos de onda baseando-se em lasers comerciais, sendo ???? = 808 nm o melhor comprimento de onda a ser usado no projeto. O fotorresistor horizontal foi fabricado e caracterizado. Foram projetadas, simuladas e fabricadas uma antena dipolo, uma antena em forma de E e uma antena com fenda em formato de E. Simulações e testes experimentais demonstram que a antena em forma de E opera a 5,7 GHz quando a chave não está iluminada, obtendo a perda de retorno de -17 dB. A antena muda sua frequência para 2,0 GHz quando exposta a luz do laser, obtendo a perda de retorno nessa frequência de -23,9 dB. A antena com a fenda em formato de E foi projetada de forma a corresponder às exigências da banda ISM (Industrial Sientific and Medical), que define que o sistema deve operar a 2,45 GHz ou a 5,8 GHz. Com essa antena foi possível que o sistema operasse em 5,8 GHz com a perda de retorno de -15,8 dB. Quando chaveada para operar em 2,45 GHz, a perda de retorno obtida é de -16 dB. Portanto, a antena com fenda em formato de E satisfez exigências da banda ISM

Abstract: In the present work, three optically reconfigurable antennas were designed for wireless applications and three possible photoconductive switches based on silicon devices were investigated. Reconfigurable antenna technology is based on the ability of these antennas to radiate at different frequencies or polarization according to the required switching state. For each state of reconfiguration there is a redistribution of the currents in its structure, which modifies its irradiation properties. The technology has received attention in recent years since a single antenna can work on multiband frequencies and change the dynamics of its transmission and reception characteristics as needed. This work has the challenge of implementing changes in the radiant elements, according there is a change in the states of the switching elements. The reconfiguration of the antennas is done by optical switches implemented with silicon photoconductive devices. The switches have two switching states, on and off depending on whether or not a laser light is exposed. Two types of photoresistors (horizontal and vertical photoresist) and one photodiode were designed. The study of Switches were based on numerical simulations. The vertical photoresistor has the greatest resistance variation corresponding to 51.8 times between the off and on state in the 5 GHz frequency band, thus being the best choice as an optical switch. In addition, it was also analyzed which wavelength would best correspond to the design. Four different wavelengths were verified based on commercial lasers, with ???? = 808 nm being the best wavelength to be used in the design. The horizontal photoresistor was manufactured and characterized. A dipole antenna, an E-shaped antenna, and an E.-slotted antenna were designed, simulated and manufactured. Simulations and experimental tests demonstrate that the E-shaped antenna operates at 5.7 GHz when the switch is not illuminated , obtaining the return loss of -17 dB. The antenna changes its frequency to 2.0 GHz when exposed to laser light, obtaining the return loss at that frequency of -23.9 dB. The antenna with the E-slot was designed to meet the requirements of the ISM band (Industrial Scientific and Medical), which defines that the system should operate at 2.45 GHz or 5.8 GHz. With this antenna it was possible for the system to operate at 5.8 GHz with the return loss of -15.8 dB. When switched to operate at 2.45 GHz, the return loss obtained is -16 dB. Therefore, the E-shaped slotted antenna met ISM band requirements
Subject: Antenas
Dispositivos semicondutores
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: FONSECA, Felipe Henrique de Souza da. Antenas reconfiguráveis por dispositivos semicondutores fotossensíveis. 2019. 1 recurso online (97 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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