Efeito do direcionamento de feixe na intensidade dos lóbulos secundários em antenas de arranjo planares esparsos baseados na espiral de Fermat
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Data
2024-07-15
Autores
Orientador
Garde, Ivan Aritz Aldaya 
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
São João da Boa Vista - FESJBV - Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
As antenas são dispositivos que emitem ou captam ondas eletromagnéticas e que podem assumir
diferentes formatos. Estes dispositivos não operam apenas nas frequências de rádio, mas também
na faixa do espectro visível e infravermelho, sendo então referidas como antenas ópticas. Essas
antenas ganharam destaque atualmente devido às diversas aplicações, dentre elas podem ser citadas a
espectroscopia e comunicação óptica. Entretanto, para melhorar as propriedades de radiação, foram
desenvolvidos arranjos de antenas ópticos compostos por múltiplos elementos de radiação idênticos.
Quando a separação elétrica entre esses elementos é maior que λ/2, o arranjo é denominado esparso.
Um dos desafios principais dos arranjos de antenas esparsos é que, se os elementos são uniformemente
espaçados, estes apresentam lóbulos laterais de intensidade elevada. Para mitigar esse efeito, uma das
soluções mais promissoras, é dispor os elementos conforme a espiral de Fermat. Assim, o trabalho
visou analisar as propriedades de radiação por meio de estudos numéricos de arranjos de antenas
compostos por vários elementos de radiação idênticos. Nesse sentido, foi estudado o efeito do número
de elementos, a separação entre eles e o direcionamento de feixe em duas direções no nível do lóbulo
lateral em arranjos de antenas baseados na espiral de Fermat. Dessa forma, o trabalho concentrou-se
em arranjos do tipo planares esparsos baseados na espiral de Fermat. Para realizar essa análise, foram
empregados métodos como o de cálculo do fator de arranjo (array factor - AF) e o nível de lóbulo
lateral de pico (peak side lobe level - PSLL). Adicionalmente, houve a implementação desses métodos
em um código Python para uma melhor visualização gráfica dos resultados. Dessa forma, após realizar
diversas análises, concluiu-se que ao diminuir a distância inter-elementos, o nível de lóbulo lateral
aumenta. Além disso, observou-se que o PSLL tende a diminuir à medida que o número de elementos
aumenta. Por fim, após longas simulações pôde-se concluir que a última análise foi a mais satisfatória,
com 8 elementos e 501 pontos pois a melhor região se localizou no centro da figura, resultado que era
esperado anteriormente.
Resumo (inglês)
Antennas are devices that emit or receive electromagnetic waves and can take various forms. These
devices operate not only in radio frequencies but also in the visible and infrared spectrum ranges,
thus being referred to as optical antennas. These antennas have gained prominence recently due to
their various applications, including spectroscopy and optical communication. However, to improve
radiation properties, optical antenna arrays composed of multiple identical radiation elements have
been developed. When the electrical separation between these elements is greater than λ/2, the array is
termed sparse. One of the main challenges of sparse antenna arrays is that if the elements are uniformly
spaced, they exhibit high-intensity sidelobes. To mitigate this effect, one of the most promising
solutions is to arrange the elements according to the Fermat spiral. Thus, the work aimed to analyze
the radiation properties through numerical studies of antenna arrays composed of several identical
radiation elements. In this context, the effect of the number of elements, the separation between them,
and beam steering in two directions on the sidelobe level in antenna arrays based on the Fermat spiral
was studied. Therefore, the work focused on planar sparse arrays based on the Fermat spiral. To
perform this analysis, methods such as the calculation of the array factor (AF) and the peak side lobe
level (PSLL) were employed. Additionally, these methods were implemented in a Python code for
better graphical visualization of the results. Consequently, after conducting various analyses, it was
concluded that decreasing the inter-element distance increases the sidelobe level. Moreover, it was
observed that the PSLL tends to decrease as the number of elements increases. Finally, after extensive
simulations, it was concluded that the last analysis was the most satisfactory, with 8 elements and 501
points, as the best region was located at the center of the figure, a result that was previously expected.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português
Como citar
SOUZA, M. T. P. Efeito do direcionamento de feixe na intensidade dos lóbulos secundários em antenas de arranjo planares esparsos baseados na espiral de Fermat. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações) — Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", São João da Boa Vista, 2024.