Desenvolvimento de uma antena impressa sub-GHz encapsulada com dimensões reduzidas
| Orientador(a) (dc.contributor.advisor) | Ferreira, Sandro Binsfeld | |
| Lattes Orientador(a) (dc.contributor.advisorLattes) | http://lattes.cnpq.br/6571128170736637 | pt_BR |
| Autor(a) (dc.contributor.author) | Ribeiro, Maurício Carlotto | |
| Autor(a) Lattes (dc.contributor.authorLattes) | http://lattes.cnpq.br/4682728330543764 | pt_BR |
| Data de Disponibilização (dc.date.accessioned) | 2021-10-07T14:51:28Z | |
| dc.date.available (dc.date.available) | 2021-10-07T14:51:28Z | |
| Data da defesa / Data do evento (dc.date.issued) | 2021-07-30 | |
| Abstract (dc.description.abstract) | Since the realization of the first effective communication between wireless devices, many technologies have emerged to fill the most variety of markets and opportunities, which has made the term “portable” increasingly frequent and necessary in product development. Over this road, antennas have always remained present as they are an essential part of the whole system that allows the transmission and reception of signals. However, the technologies employed in the antenna’s development did not follow the same evolution speed as the RF (Radio Frequency) circuits, which became increasingly reduced. Thus, printed antennas began to receive greater importance as it was possible to include them in the device without occupying a significantly large area. Nevertheless, it appears that the development of radios with integrated antennas represents a potentially viable proposal in the sense of providing a ready-made wireless communication structure in a single package. In this context, this work aims to develop a small, encapsulated antenna for Internet of Things products, focusing on technologies that uses sub-GHz frequencies. The proposal consists in overcoming the physical limitations through antenna miniaturization methodologies, in order to produce a printed antenna model that can be encapsulated with the circuit to which it belongs. The first work consisted in the evaluation of different antenna designs through electromagnetic simulations, which allowed establishing their electrical characteristics and choosing the one that presents the best possibility of being encapsulated and offering a good performance. Two miniaturization methodologies were chosen and tested separately through simulations: the use of substrates with high dielectric constant and the application of Fractal geometries. The simulation results showed that the replacement of common meanders by the Hilbert-type Fractal Geometry in an inverted F Antenna was able to obtain a reduction of up to 44.45% of the original dimensions, but with some punctual performance reductions. Prototypes were manufactured to evaluate the results obtained in software, however, the measurements showed inconsistency with values verified in simulation. Thus, it was necessary to adjust the characteristics of the prototypes through physical adjustments and the addition of matching networks, thus allowing the expected performance to be achieved and even improving some characteristics. Communication evaluations were conducted using manufactured antennas and test equipment, which endorse the conclusion that the miniaturization process allowed the development of small antennas, including manually encapsulated, which are capable of transmitting and receiving signals from RF successfully. | en |
| Resumo (dc.description.resumo) | Desde a realização da primeira efetiva comunicação entre dispositivos sem fios muitas tecnologias surgiram para atender os mais diversos mercados e oportunidades, o que tornou o termo “portátil” cada vez mais frequente e necessário entre o desenvolvimento de produtos. Neste percurso as antenas sempre estiveram presentes por serem parte essencial do conjunto que permite a transmissão e recepção de sinais. Contudo, as tecnologias utilizadas no desenvolvimento de antenas não acompanharam a mesma velocidade de evolução que os circuitos de RF (Rádio Frequência), que ficaram cada vez mais reduzidos. Desta forma, as antenas impressas começaram a receber maior importância por ser possível incluí-las ao restante do dispositivo sem ocupar uma área significativamente grande. Não obstante, se verifica que o desenvolvimento de rádios com antenas integradas representa uma proposta potencialmente viável no sentido de proporcionar em um único pacote a estrutura de comunicação sem fios pronta. Neste contexto, o presente trabalho visa o desenvolvimento de uma antena encapsulada de reduzidas dimensões para produtos destinados à Internet das Coisas, com foco em tecnologias que utilizam frequências sub-GHz. A proposta consiste em contornar as limitações físicas através de metodologias de miniaturização de antenas, de modo a produzir um modelo de antena impressa que possa ser encapsulada com o circuito ao qual faz parte. A primeira etapa do trabalho consistiu na avaliação de diferentes designs de antenas através de simulações eletromagnéticas, o que permitiu estabelecer as características elétricas destas e escolher aquela que apresenta melhor possibilidade de ser encapsulada e oferecer um bom desempenho. Duas metodologias de miniaturização foram escolhidas e testadas separadamente através de simulações: a utilização de substratos com alta constante dielétrica e a aplicação de geometrias Fractais. Os resultados de simulação demonstraram que a substituição de meandros comuns pela geometria Fractal do tipo Hilbert em uma Antena F invertida foi capaz de obter uma redução de até 44,45 % das dimensões originais, porém com algumas reduções pontuais de performance. Protótipos foram fabricados para avaliar os resultados obtidos em software, contudo, as medições mostraram incoerência com valores verificados em simulação. Desta forma, foi necessário ajustar as características dos protótipos através de ajustes físicos e da adição de redes de casamento, permitindo assim o alcance do desempenho esperado e até a melhora em algumas características. Avaliações de comunicação foram conduzidos com a utilização das antenas fabricadas e equipamentos de teste, os quais permitiram concluir que o processo de miniaturização permitiu o desenvolvimento de antenas V de reduzidas dimensões, inclusive artesanalmente encapsuladas, que são capazes de efetuar a transmissão e recepção de sinais de RF com sucesso. | pt_BR |
| Agência de fomento (dc.description.sponsorship) | Nenhuma | pt_BR |
| URI (dc.identifier.uri) | http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/10291 | |
| Idioma (dc.language) | pt_BR | pt_BR |
| Nome da instituição (dc.publisher) | Universidade do Vale do Rio dos Sinos | pt_BR |
| País da Instituição (dc.publisher.country) | Brasil | pt_BR |
| Departamento (dc.publisher.department) | Escola Politécnica | pt_BR |
| Sigla da Instituição (dc.publisher.initials) | Unisinos | pt_BR |
| Programa (dc.publisher.program) | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | pt_BR |
| Direitos de acesso ao documento (dc.rights) | openAccess | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Antena encapsulada | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | UHF | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Fractal | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Miniaturização | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Internet das coisas | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Sub-GHz | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Antena impressa | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Encapsulated antenna | en |
| Assunto (dc.subject) | Miniaturization | en |
| Assunto (dc.subject) | Internet of things | en |
| Assunto (dc.subject) | Printed antenna | en |
| Tema (CNPq) (dc.subject.cnpq) | ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Elétrica | pt_BR |
| Título (dc.title) | Desenvolvimento de uma antena impressa sub-GHz encapsulada com dimensões reduzidas | pt_BR |
| Tipo de arquivo (dc.type) | Dissertação | pt_BR |
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