O aumento da capacidade computacional, nas últimas décadas, tornou possível a resolução de problemas em Eletromagnetismo que não apresentam soluções analíticas. Isso levou ao desenvolvimento de um campo conhecido como Eletromagnetismo Computacional, o qual promoveu o desenvolvimento de poderosas técnicas de análise numérica. Dentro desse contexto, no presente documento, descreve-se o trabalho de conclusão de curso, que consiste na construção de uma ferramenta computacional, em ambiente Matlab R○, para análise de antenas em tecnologia de microfita. A antena em análise possui geometria retangular, uma camada dielétrica e alimentação por ponta de prova coaxial. O método numérico utilizado na implementação do algoritmo foi o Método dos Momentos. Na validação da ferramenta, primeiramente, compara-se o algoritmo com outras implementações do Método dos Momentos encontradas na literatura. Depois, realiza-se um projeto de antena de microfita em um software comercial e, com base nos parâmetros obtidos, realiza-se a prototipação da antena, cujos resultados medidos são comparados com o software comercial e a ferramenta construída. Posteriormente, realiza-se testes considerando condições de borda nas funções base. Os resultados obtidos com a análise numérica apresentaram excelente concordância com a medição da antena construída. Por fim, cabe ressaltar que a ferramenta visa analisar uma geometria simples de antena, podendo ser modificada para aplicações em estruturas mais complexas em trabalhos futuros.

Descreve-se, neste documento, o projeto e construção de uma rede de antenas 2x2, com frequência central de operação em 2,26 GHz e polarização circular à direita (RHCP). Tal rede foi projetada para ser integrada à maquete do nanossatélite do projeto CONASAT para operação como rede de downlink do transponder de coleta de dados. Este trabalho é composto de uma revisão bibliográfica introduzindo conceitos sobre antenas de microfita considerando seus critérios de projeto, princípios de operação e limitações de performance eletromagnética, e os diferentes métodos de alimentação empregados. Ainda na revisão bibliográfica, explana-se sobre redes de antenas uniformes. Apresentam-se, também, o projeto e construção do elemento simples e seus resultados simulados no software de análise eletromagnética ANSYS HFSS e suas respectivas medidas. Além disso, realizou-se uma análise da disposição geométrica dos elementos da rede 2x2, considerando dois cenários: elementos irradiadores com rotação sequencial e defasagem progressiva e sem rotação sequencial.

Neste trabalho é apresentado um estudo de redes lineares de antenas com elementos isotrópicos e projetos em tecnologia de microfita, com diagrama de irradiação conformado e controle dos lóbulos secundários. A especificação a ser cumprida éa de uma antena para estações rádio-base operando na frequência alocada par a tecnologia 4G no Brasil. O trabalho descreve ferramentas computacionais que auxiliem na síntese de redes de antenas. Como resultado do processo de otimização, os coeficientes de excitação dos diversos elementos que compõem as redes de antenas são obtidos. Primeiramente é descrito o sistema de telefonia móvel celular, apresentando os principais pontos de interesse neste trabalho, tais como evolução dos sistemas de comunicação sem fio, conceito de reuso de frequência, capacidade do sistema, interferência co-canal e posicionamento das estações rádio-base no sistema celular, além das principais características elétricas das antenas utilizadas atualmente no atendimento aos assinantes. Em seguida, considera-se a existência de uma linha de visada entre a estação rádio-base e o usuário, possibilitando a obtenção do nível aproximado de potência recebida à medida este se afasta da torre. Como meta, deseja-se a distribuição uniforme da potência até o limite da célula, que resulta em um diagrama de irradiação para a antena na forma de cossecante ao quadrado. Além disso, busca-se a minimização da interferência co-canal e a redução do percentual de energia irradiada na região do horizonte. Métodos de síntese de diagrama são estudados e implementados em Matlab visanado a obtenção do diagrama desejado a partir dos coeficientes de excitação dos elementos da rede linear, tais como, método da Transformada de Fourier, de Woodward-Lawson e dos mínimos quadrados. Apesar destes métodos serem vastamente utilizados, não foi possível obter uma síntese adequada do diagrama desejado. Desta forma, métodos de otimização iterativos foram investigados visando ao controle dos lóbulos secundários e a conformação do diagrama. Optou-se pela combinação do algoritmo genético com a programação quadrática sequencial, empregado para a busca de um mínimo local tendo como partida a melhor solução encontrada pelo algoritmo genético. Tal combinação permitiu rápida convergência na obtenção dos coeficientes de excitação da rede. Em seguida uma rede de antenas de microfita foi projetada no software HFSS para reproduzir o diagrama na forma de cossecante ao quadrado quando excitadas pelos coeficientes calculados com a ferramenta computacional. Durante o processo de síntese, todos os efeitos observados em uma rede de antenas foram considerados, tais como acoplamento mútuo e efeito de borda. Após conhecidos o coeficientes de excitação, projetou-se um sistema alimentador em tecnologia de microfita para fornecer os respectivos valores de correntes às antenas que compõem a rede. Por fim, é realizada a comparação entre o diagrama sintetizado e o obtido, o que permitiu a validação da ferramenta computacional.

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Ciências da Vida e da Natureza da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Física. Orientador: Prof. Dr. Abraão Jessé Capistrano de Souza