| B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica |
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| CARACTERIZAÇÃO NUMÉRICA DE ANTENA PLANAR PARA O SISTEMA DE COMUNICAÇÃO MÓVEL 4G |
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Thamyris da Silva Evangelista - Depto. de Engenharia Elétrica - IFPB
Jefferson Costa e Silva - Prof. Dr./Orientador – Depto. de Engenharia Elétrica - IFPB
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| INTRODUÇÃO: |
| Na atualidade, os sistemas de comunicação assumiram um papel fundamental para o desenvolvimento global. A cada momento, novas tecnologias são disponibilizadas procurando oferecer um acesso mais fácil, rápido e confiável aos diversos serviços de comunicação, nas suas várias formas, como, por exemplo, rádio, televisão, internet, sistemas telefônicos (especialmente os sistemas telefônicos móveis), sistemas Wi-Fi para computadores, sistemas de segurança e de identificação pessoal, dentre outros. Dentro desse contexto, a antena é um dispositivo importante, cuja evolução tem viabilizado muitas dessas aplicações. A forma da antena, o seu tamanho, a tecnologia utilizada e os tipos de materiais empregados são determinados pelas aplicações (SILVA, 2005). Atualmente, as antenas planares possuem um papel fundamental, dado a suas características, tais como: baixo perfil, pequenas dimensões e custo reduzido. Elas são importantes principalmente para sistemas que demandam por conectividade aliada à mobilidade, como é o caso do sistema de quarta geração de telefonia móvel (4G), o qual possui uma tecnologia mais avançada e eficiente principalmente na velocidade de conexão e no carregamento de dados em banda larga. |
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| OBJETIVO DO TRABALHO: |
| Realizar a caracterização numérica de antenas, em busca de uma estrutura leve e com pequenas dimensões, visando sua instalação interna em dispositivos portáteis que operem na faixa de frequência utilizada pelo sistema de comunicação (4G), além de realizar as respectivas simulações de modo a se determinar os seus modos ressonantes e suas respectivas larguras de banda e diagrama de irradiação. |
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| MÉTODOS: |
| Este projeto se propôs a realizar a caracterização numérica de antenas para operarem na faixa de frequência do sistema 4G e, dessa forma, serem utilizados em equipamentos portáteis. Neste sentido, foi feito um estudo de caso aprofundado da tecnologia 4G e sobre antenas planares. Levou-se em consideração o fato de que o projeto de dispositivos para estes tipos de equipamentos deve considerar o pequeno espaço de instalação disponível, além do seu desempenho, daí a importância de desenvolver antenas compactas e eficientes. Assim, foram feitas simulações de várias antenas através da utilização do software Ansoft Designer, ferramenta CAD para circuitos e simulações de micro-ondas, baseado no Método dos Momentos (MoM). Realizou-se o levantamento de alguns parâmetros das mesmas, tais como a largura de faixa, as frequências de seus modos ressonantes, as distribuições de corrente e o diagrama de irradiação, os quais resultaram em um elenco de opções, com antenas desenvolvidas, resultante da melhor situação encontrada e que trabalham na faixa de frequência utilizada pelo sistema 4G. |
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| RESULTADOS E DISCUSSÃO: |
| O sistema (4G) proporciona a conectividade para acesso a uma rede de comunicação em banda larga, aliada à mobilidade. Nesta situação, os dispositivos irradiantes que mais se adéquam a essa nova tecnologia são as antenas planares, por serem compactas, eficientes e adequadas para uso com tecnologias que demandam mobilidade. Esse tipo de antena pode ser visto como sendo constituída por um patch metálico depositado sobre um material dielétrico e limitado por um plano condutor (BALANIS, 1997). Vários fatores podem afetar o desempenho de antenas planares instaladas em dispositivos portáteis, dentre eles podemos citar: as dimensões da antena, o acoplamento mútuo entre diferentes antenas e os modelos de uso deste dispositivo. Após as simulações realizadas utilizando-se o software Ansoft Designer, foi obtida uma antena com dimensões (19 mm x 12 mm), adequada para uso em equipamentos portáteis. Este dispositivo possui uma largura de banda de 130 MHz, compreendendo a frequência de 2.5 MHz a 2.63 MHz, a mesma utilizada pelo sistema 4G no Brasil. As antenas simuladas não possuem plano de terra, o que as deixa com características de transmissão e recepção menos diretivas, ocasionando um diagrama de irradiação com características quase omnidirecionais. |
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| CONCLUSÕES: |
| Este trabalho apresentou o estudo e caracterização numérica de antenas planares, que operam na faixa de frequência utilizada pelos sistemas de comunicação móvel 4G, obedecendo ao compromisso bom desempenho x tamanho reduzido. A antena simulada possui transmissão e recepção menos diretivas, sendo essas características adequadas para uso em equipamentos portáteis. Dos resultados obtidos pode-se concluir que as antenas desenvolvidas atendem aos objetivos iniciais do projeto, por operarem na faixa de frequência utilizada pelo sistema de quarta geração de telefonia móvel (4G) e por possuírem pequenas dimensões, sendo adequadas ao uso em dispositivos de comunicação portáteis. A relevância deste projeto, além da teoria envolvida, esteve vinculada ao domínio de técnicas e metodologias de projetos, através da utilização do software comercial Ansoft Designer, cujos resultados ainda poderão ser posteriormente implementados experimentalmente, havendo a possibilidade de chegar a um estágio de elaboração de protótipos. Além disso, este trabalho pretende também contribuir com o processo de inovação tecnológica na área de dispositivos de comunicação portáteis e que oferecem conectividade em banda larga. |
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| Palavras-chave: Ansoft Designer, Métodos Numéricos, Sistemas Irradiantes. |