MINISTRIO DA DEFESA EXRCITO BRASILEIRO Respostas da antena de referncia ..... 73 3.2.2 Modificaes na estrutura de antenas monopolo com carregamento parasita ..... 76 3.2.2.1 Modificaes

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  • MINISTRIO DA DEFESA

    EXRCITO BRASILEIRO

    DEPARTAMENTO DE CINCIA E TECNOLOGIA

    INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

    CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA ELTRICA

    1 Ten CLUDIO AUGUSTO BARRETO SAUNDERS FILHO

    PROJETO DE ANTENAS DE BANDA LARGA: ESTUDO DE

    CASO DE UM MONOPOLO CARREGADO COM PARASITAS

    CNICOS E CILNDRICOS

    Rio de Janeiro

    2009

  • 1

    INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

    1 Ten CLUDIO AUGUSTO BARRETO SAUNDERS FILHO

    PROJETO DE ANTENAS DE BANDA LARGA: ESTUDO DE CASO DE

    UM MONOPOLO CARREGADO COM PARASITAS CNICOS E

    CILNDRICOS

    Dissertao de Mestrado apresentada ao Curso de

    Mestrado em Engenharia Eltrica do Instituto Militar de

    Engenharia, como requisito parcial para a obteno do

    ttulo de Mestre em Cincias em Engenharia Eltrica.

    Orientador: Jos Carlos Araujo dos Santos Ph D.

    Co-Orientador: Maj Maurcio Henrique Costa Dias D. C.

    Rio de Janeiro

    2009

  • 2

    c2009

    INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

    Praa General Tibrcio, 80 Praia Vermelha

    Rio de Janeiro - RJ CEP: 22290-270

    Este exemplar de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poder inclu-lo em

    base de dados, armazenar em computador, microfilmar ou adotar qualquer forma de

    arquivamento.

    permitida a meno, reproduo parcial ou integral e a transmisso entre bibliotecas

    deste trabalho, sem modificao de seu texto, em qualquer meio que esteja ou venha a ser

    fixado, para pesquisa acadmica, comentrios e citaes, desde que sem finalidade comercial

    e que seja feita a referncia bibliogrfica completa.

    Os conceitos expressos neste trabalho so de responsabilidade do(s) autor(es) e do(s)

    orientador(es).

    621.3824 Saunders Filho, Cludio Augusto Barreto

    S257 Projeto de Antenas de banda larga: estudo de caso de

    um monopolo carregado com parasitas cnicos e cilndricos/

    Cludio Augusto Barreto Saunders Filho. Rio de Janeiro:

    Instituto Militar de Engenharia, 2009.

    157 p.: il.

    Dissertao (mestrado) Instituto Militar de Engenharia

    Rio de Janeiro, 2009.

    1. Engenharia de Comunicaes teses. 2. Antenas.

    3. Banda Larga. I. Ttulo. II. Instituto Militar de Engenharia

  • 3

    INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

    1 Ten CLUDIO AUGUSTO BARRETO SAUNDERS FILHO

    PROJETO DE ANTENAS DE BANDA LARGA: ESTUDO DE CASO DE UM

    MONOPOLO CARREGADO COM PARASITAS CNICOS E CILNDRICOS

    Dissertao de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia Eltrica do

    Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a obteno do ttulo de Mestre em

    Cincias em Engenharia Eltrica.

    Orientador: Prof Jos Carlos Araujo dos Santos Ph.D.

    Co-orientador: Maj Maurcio Henrique Costa Dias D. C.

    Aprovada em 10 de fevereiro de 2009 pela seguinte Banca Examinadora.

    ___________________________________________________________________

    Prof. Jos Carlos Arajo dos Santos Ph.D. do IME Presidente

    ___________________________________________________________________

    Maj Maurcio Henrique Costa Dias D. C. do IME

    ___________________________________________________________________

    Cap Luciene da Silva Demenicis D. C. do IME

    ___________________________________________________________________

    Prof. Jos Ricardo Bergmann Ph. D. da PUC

    Rio de Janeiro

    2009

  • 4

    minha esposa, Ursula.

  • 5

    AGRADECIMENTOS

    minha esposa, pelo apoio para tornar este trabalho possvel.

    Aos meus sogros, pela torcida e pelo apoio logstico.

    Aos meus pais e irmos, pelo incentivo para a continuao do aperfeioamento

    acadmico.

    Ao Instituto Militar de Engenharia, em especial a seo de Engenharia Eltrica, por

    possibilitar o prosseguimento de meus estudos.

    Ao professor Jos Carlos Arajo dos Santos, pela orientao que enriqueceu meus

    conhecimentos e despertou em mim um senso critico mais aguado atravs de suas sugestes

    ao longo do desenvolvimento da pesquisa.

    Ao Maj Mauricio Henrique Costa Dias, a quem coube a co-orientao desta dissertao,

    por seu permanente interesse e pela sua pronta disponibilidade.

    Ao Maj Samuel Machado Leal da Silva e Ten Anderson Rodrigues Ferreira, do Centro

    Tecnolgico do Exrcito, pela participao nos procedimentos experimentais sem o qual seria

    invivel a realizao deste trabalho.

    Ao Rodolfo Lima (medidas PUC) que possibilitou a execuo de parte das medidas nas

    dependncias da PUC.

    Ao 2 Sgt Cleber Peralta Penha pelo auxlio nos procedimentos de laboratrio que

    permitiram a realizao deste estudo.

    A todos aqueles que de forma direta ou indireta colaboraram para a realizao desta tese,

    meu agradecimento.

  • 6

    SUMRIO

    LISTA DE ILUSTRAES .................................................................................................. 9

    LISTA DE TABELAS ......................................................................................................... 17

    LISTA DE ABREVIATURA E SMBOLOS ...................................................................... 18

    LISTA DE SIGLAS ............................................................................................................. 20

    1 INTRODUO ...................................................................................................... 25

    1.1 Contextualizao ...................................................................................................... 26

    1.2 Organizao do trabalho ........................................................................................... 26

    2 FUNDAMENTOS PARA O PROJETO DE ANTENAS DE BANDA LARGA28

    2.1 Consideraes sobre a largura de banda .................................................................. 29

    2.2 Definio de antena de banda larga .......................................................................... 30

    2.3 Tcnicas de projeto de antenas de banda larga ........................................................ 30

    2.3.1 Domnio do tempo .................................................................................................... 31

    2.3.2 Domnio da freqncia ............................................................................................. 32

    2.3.3 Singularity expansion method (SEM) ...................................................................... 36

    2.4 Softwares para projeto de antenas ............................................................................ 37

    2.4.1 HFSS

    ...................................................................................................................... 38

    2.4.2 AMDS

    .................................................................................................................... 38

    2.4.3 FEKO

    ..................................................................................................................... 39

    2.4.4 CST......................................................................................................................... 39

    2.5 Tcnicas de adequao da antena para operao em banda larga ............................ 40

    2.5.1 Modificao na estrutura .......................................................................................... 41

    2.5.2 Carregamento resistivo ............................................................................................. 43

    2.5.3 Chaveamento ............................................................................................................ 48

    2.5.4 Utilizao de elementos parasitas ............................................................................ 53

    2.5.5 Estruturas de casamento ........................................................................................... 59

    2.6 Seleo de uma antena de banda larga para a faixa de VHF .................................... 61

    2.6.1 Antenas independentes de freqncia ...................................................................... 62

  • 7

    2.6.2 Consideraes diversas ............................................................................................ 67

    2.6.3 Seleo da antena ..................................................................................................... 68

    3 PROJETO DAS ANTENAS .................................................................................. 70

    3.1 Planejamento do projeto ........................................................................................... 71

    3.1.1 Detalhamento das especificaes de projeto ............................................................ 73

    3.2 Anlises preliminares do monopolo carregado ........................................................ 73

    3.2.1 Respostas da antena de referncia ............................................................................ 73

    3.2.2 Modificaes na estrutura de antenas monopolo com carregamento parasita ........ 76

    3.2.2.1 Modificaes no monopolo ...................................................................................... 76

    3.2.2.2 Modificaes no plano de terra ................................................................................ 84

    3.2.2.3 Modificaes no parasita de revoluo .................................................................... 86

    3.3 Projeto da antena monopolo com parasita cnico .................................................... 95

    3.3.1 Parametrizao da antena ....

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