60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

Desde que foram citados pela primeira vez, pelo pesquisador russo Veselago em 1967, os estudos com os metamateriais somente foram efetivamente retomados por Yablonovitch em 1987. Desde então, inúmeros trabalhos, teóricos e práticos têm demonstrado sua versatilidade em produzir interessantes efeitos sobre campos eletromagnéticos, tais como os efeitos de “banda proibida” (“bandgap”), em amplo espectro de freqüências. Normalmente, são utilizados materiais de alto custo para a construção das grades metamateriais, tais como a alumina e o acrílico. Neste trabalho são apresentados alguns resultados teóricos e experimentais, obtidos a partir dos estudos de grades dielétricas construídas com material de baixo custo, utilizando-se tubos comuns de CPVC.

METODOLOGIA:

Para a metodologia adotada, foi utilizado para os estudos teóricos, o programa “CST Microwave Studio”, através do qual foram realizadas as simulações dos efeitos provocados pelas grades dielétricas sobre campos eletromagnéticos, numa faixa de freqüência entre 8.0 e 12.0GHz, obtendo-se as curvas de S21, ou seja, o comportamento da transmissão do sinal, em função da inserção das grades na direção de propagação da onda. Os estudos experimentais foram realizados com grades construídas a partir de tubos de CPVC (ε_r=3.8), com diâmetro interno de 12mm e externo de 15mm, facilmente encontrados no mercado de materiais para construção. As grades foram inseridas em um enlace de campo formado por duas antenas tipo corneta, conectadas a um analisador vetorial de redes. Até então, outros estudos semelhantes haviam sido realizado empregando-se tubos de acrílico de alto custo e difícil obtenção. Foram realizados estudos avaliando-se os efeitos quanto ao número de grades e quanto à posição relativa das grades em relação à onda incidente (polarização do campo) e seus efeitos sobre a resposta em freqüência (S21), para os modos TE10 e TM.

RESULTADOS:

Os resultados obtidos demonstraram grande proximidade entre teoria e prática, tanto na obtenção das bandas proibidas, também como em outros efeitos, tais como os de bandas de passagem (filtro passa-faixa). A comparação entre os estudos realizados com os tubos de CPVC e os realizados com tubos de acrílico demonstrou que ambos os casos apresentavam respostas muito semelhantes, principalmente em relação à banda proibida. Outro resultado experimental interessante, também reproduzido em simulação numérica, foi a influência da posição das grades em metamateriais em relação à onda incidente, comportando-se como filtros passa faixa.

CONCLUSÕES:

Os resultados experimentais obtidos, assim como os resultados das simulações demonstraram que um dos fatores mais importantes, quando da construção de grades dielétricas metamateriais utilizando-se tubos, está principalmente associado à disposição geométrica dos tubos, e não ao material empregado. Esse estudo demonstra ainda que tais estruturas podem representar um interessante instrumento de controle de campos eletromagnéticos radiados (p. ex., bloqueio de sinais de telefonia celular) a um baixíssimo custo. As estruturas metamateriais construídas a partir de tubos de CPVC, tiveram custo dez vezes menor se as mesmas fossem construídas com tubos de acrílico.

Instituição de fomento: INSTITUTO DE PESQUISAS ELDORADO

Palavras-chave: METAMATERIAIS, EMC, CPVC

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