Análise e Projeto de Antenas de MicrofitaMulticamadas

Projeto ITA/IEAv (Process FAPESP 02/14164-0)

Coordenador: Prof. José Carlos da Silva Lacava (ITA)

Equipe do IEAv : Valdir Augusto Serrão, Francisco Sircilli eMarcos A. R. Franco

CRONOGRAMA

5-aplicação do HFSS a microfita

4-treinamento no HFSS

3-implementação de RCS

2-formulação 2D

1 – bibliografia

4° semestrefev05-jul05

3° semestreago04-jan05

2° semestrefev04-jul04

1° semestreago03-jan04

Etapas

1 – realizada; 2 – realizada; vetorial com elementos de aresta; truncamento com PML;3 – em andamento; 4 – em junho-julho de 2004 (interação inicial com Grupo de Antenas do ITA)finalizar compras (Visual C++ net e Office 2003)

Recursos ObtidosRecursos Obtidos

R$ 24.159,00Reserva Técnica (25%)R$ 34.405,00PermanenteR$ 62.233,00Consumo

Valores aprovados pela FAPESPValores aprovados pela FAPESP

Valores Valores AlocadosAlocados no no IEAvIEAv

R$ 20.670,00Permanente

R$ 56.710,00Consumo

R$ 120.797,00Valor total

R$ 77.380,00Valor total

Softwares adquiridos para o IEAv:

•GID: interface gráfica genérica para modelagem geométrica,geração de malhas 2D e 3D, entrada de dados e visualizaçãode resultados de programas de simulação numérica

•FEMLAB: modelagem e simulação de problemas físicos,baseados em equações diferenciais parciais (utiliza recursosdo módulo de processamento numérico Matlab)

•HFSS: simulação de problemas do eletromagnetismo emgeometrias 3D

Hardwares adquiridos para o IEAv:

• Três microcomputadores Pentium IV de 3GHz (2 x 2 GB e 1 x 3 GB de memória RAM, monitor de 17”.

Elemento irradiador retangular.

Substrato

Plano de terra.

Antena de microfita com um elemento irradiador

Z

zeEE )senycosx(ik0

i 0 rrrφ+φ=

Largura da placa

y

x

k0

φ

θ

Ponto de observação

( ) 0EεkEµ r20

1

r =•−

×∇•×∇

− rr

Equação de Helmholtz na ausência de fontes:

• Formulação de Campo Total:

com as condições de contorno:1) campo elétrico conhecido (Dirichlet) em dada superfície, (na

porta)2) no espalhador condutor perfeito e nas fronteiras do domínio

geométrico

( ) ( ) ir20i

1

rer20e

1

r EεkEµEεkEµrrrr

•−

×∇•×∇=•−

×∇•×∇

−−

ei EEErrr

+=Fazendo na equação acima, tem-se

Com as condições de contorno:1) na superfície do espalhador condutor perfeito2) (Dirichlet) nas fronteiras do domínio geométrico

ie En̂En̂rr

×−=×

• Formulação de Campo Espalhado:

Er

0E =r

0E ≠r

0E =r

zeEE )senycosx(ik0

i 0 rrrφ+φ=

Equação de Helmoholtz

Campo espalhado

Hxn̂Jen̂xEM eqe

eq

rrrr==

Correntes

( )∫ ∫ +π

=π−−

C

'''0

r̂.rik)4/rk(i

0efieldfar dl)r(M x r)r(J x r x rZe

re

8kE

'0

0 rrrrrrrr r

2iz

2ez

rD2E

Er2lim π=σ

∞→

Campo distante

Campo incidente

FORMULAÇÃO DE CAMPO TOTAL

campo elétrico conhecido na

linha (PORTA)

Camada PML

Lâmina condutoraE=0

FORMULAÇÃO DE CAMPO ESPALHADO

Camada PML

Lâmina condutora)EE( is

rr−=

Resultado do FEMLAB (campo total): campo total originado por lâminacondutora perfeita, horizontal, de comprimento 2λ, iluminada por ondade polarização Ez (ou incidência TM), vinda de cima para baixo

nosso códigowt = 0 graus

Campo total originado por lâmina condutora horizontal comincidência normal de cima para baixo

FEMLAB

FEMLAB nosso código

campo total originado por placa condutora horizontal comiluminação normal à placa (incidência TM)

campo elétrico espalhado

campo elétricototal para lâminacondutora

campo elétrico incidente+ =

Campo elétrico de placa condutora horizontal com polarização Ez ,incidência normal à placa

campo elétrico espalhado

campo elétrico total

campo elétrico incidente

+ =

=

Campo elétrico de placa condutora horizontal com polarização Ez ,incidência a 45 graus

FEMLAB

campo total originado por placa condutora horizontal comiluminação normal à placa (incidência TM)

Campo elétrico espalhadoCampo elétrico total

nosso código

Placa condutora perfeita iluminada a 45 graus

Bistatic scattering de lâmina condutorailuminada a 120 graus (polarização Ez)

largura da lâmina = 2λ

expressão 11-33 do Ballanis

SW ( σ2D /λ )(dB)

ângulo de observação (graus) ângulo de observação (graus)

nosso código

RCS de lâmina com largura de 5 lâmbdas, iluminada a 90 grauscom incidência TM

Para onde esse projeto nos leva?

Modelagem numérica 3D, com ferrameta própria

HFSS

Projeto aplicado a antenas (RCS)

Nosso futuro código3D

Fundamentação do fenômeno deespalhamento de ondas

FIM