Analise e Projeto de Estruturas Ultraminiaturizadas e Reconfiguráveis de Superfície Seletivas de Frequência para Aplicações em Sistemas de Comunicações Sem Fio
Superfícies Seletivas de Frequência; Ultraminiaturização; Circuito Equivalente; Reconfiguração.
Este trabalho apresenta um estudo sobre Superfícies Seletivas de Frequência (FSS) ultraminiaturizadas e reconfiguráveis, para aplicações em sistemas modernos de comunicações sem fio. Inicialmente é proposta uma FSS 2,5D com elemento inspirado em linhas metálicas convolucionadas impressas em um substrato dielétrico de FR-4, as vias inseridas contribuem com os efeitos capacitivos e indutivos na estrutura, proporcionando a ultraminiaturização das dimensões da célula unitária. O tamanho da célula unitária é igual a 4,68 % do comprimento de onda no espaço livre para a frequência de 2,34 GHz (primeira frequência de ressonância). A superfície tem resposta dual-band centradas nas frequências de 2,34 GHz e 8,45 GHz. Um modelo de circuito equivalente é proposto para entender melhor o princípio operacional da FSS. A segunda estrutura analisada, é baseada na primeira, sendo planar e com seu tamanho aumentado. Foram inseridos quatro diodos PIN de forma simétrica para chaveamento, proporcionando três estados de operação (todos diodos OFF, todos diodos ON e dois diodos ON e dois diodos OFF). A reconfiguração permite que a resposta em frequência varie entre frequências de 0,9 GHz à 2,5 GHz. Todas as FSS se mostraram estáveis com relação ao ângulo de incidência da onda plana sobre a superfície do circuito. Os resultados numéricos simulados para os protótipos projetados foram obtidos pelo software ANSYS HFSS e pelo modelo de circuito equivalente. Os protótipos foram construídos e foi realizada a caracterização experimental dos coeficientes de transmissão, largura de banda e frequência de ressonância, valores obtidos foram comparados e discutidos com os resultados das simulações, os quais apresentaram boa concordância.