AM - CET - EE - Dissertação de Mestrado
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Browsing AM - CET - EE - Dissertação de Mestrado by advisor "Martins, Maria João Marques"
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- Antenas de comunicações UAV’sPublication . Marques, Pedro Miguel Martins; Baptista, António Carlos de Campos Simões; Martins, Maria João MarquesA Força Aérea Portuguesa está a desenvolver um projeto, denominado “Projeto de Investigação e Tecnologia em Veículos Aéreos Não-Tripulados” (PIVANT) com o intuito, de dotar a Força Aérea Portuguesa das capacidade de exploração destas aeronaves não pilotadas, tendo já desenvolvido algumas plataformas UAV que executam missões de reconhecimento e vigilância sobre o território continental e marítimo português. A necessidade de comunicar ou melhorar a comunicação com estas plataformas, levou a que se propusesse a presente dissertação de mestrado, cujo objetivo é projetar uma antena planar do tipo Electronically Steerable Parasitic Array Radiator (P-ESPAR) que opere na frequência de 1.33 GHz possibilitando a melhoria da eficiência e alcance da ligação descendente entre o UAV e a estação terrestre, além de permitir variar a direção em azimute do seu ganho máximo, proporcionando ao operador a possibilidade de escolher a direção para a qual quer transmitir. Neste sentido será descrito inicialmente o estado da arte com o intuito de conhecer a evolução até á atualidade das plataformas aéreas como das antenas utilizadas por estes veículos aéreos não tripulados na comunicação. Numa fase posterior será efetuado o estudo das características das antenas planares, os métodos de excitação e os métodos de análise necessários para o dimensionamento da antena. A análise e desenvolvimento da antena P-ESPAR inicia-se com o dimensionamento e simulação no programa CST MicroWave Studio de apenas um elemento patch. Posteriormente será realizado o desenvolvimento da antena P-ESPAR, caracterizando os elementos que a compõem.
- Célula de medida de viscosidade de líquidosPublication . Regada, Luís Filipe Fonseca; Mata, José Luís Gonçalves Correia da; Martins, Maria João MarquesO objetivo deste trabalho é o projeto, construção e teste de um sistema que permita a medida de viscosidade de líquidos utilizando o método do fio vibrante em regime livre. A principal contribuição original deste trabalho é o modo de controlo do estímulo e aquisição de sinal no contexto da medição de viscosidade, utilizando uma interface gráfica (GUI) onde o utilizador pode controlar o estímulo e a taxa de aquisição do sensor. A Field Programmable Gate Array (FPGA) é utilizada para controlar e sincronizar todo o sistema e fazer a ligação entre a interface gráfica e o hardware desenvolvido para condicionar o sinal de estímulo do fio vibrante e de resposta do fio vibrante. A amplitude eficaz máxima de corrente a estimular o fio vibrante permite utilizar fios vibrantes com um diâmetro maior e efetuar medições em líquidos mais viscosos. Utilizando o protótipo desenvolvido para adquirir a resposta do fio vibrante fez-se o ajuste dos pontos experimentais à equação que descreve o comportamento teórico da resposta do fio vibrante, obtendo-se valores de frequência e amortecimento da resposta do fio vibrante com um desvio padrão de e respetivamente, permitindo assim calcular a viscosidade do líquido em estudo.
- Comunicações tácticas e de emergência por propagação por efeito NVISPublication . Rocha, Renato Gonçalves; Baptista, António Carlos de Campos Simões; Martins, Maria João MarquesO presente trabalho tem como objectivo projectar e construir uma antena que opere em onda curta, HF, e que explore a propagação na ionosfera por efeito NVIS, de modo a permitir o estabelecimento de comunicações de curta distância em situações tácticas e de emergência. Este projecto pode ter bastante interesse para o Exército Português, em teatros de operações em que o terreno seja bastante acidentado, como por exemplo o Afeganistão ou o Kosovo. A antena projectada e construída é composta por dois dipolos cruzados, com uma tipologia em v invertido, por forma a ser efectuada uma ligação de curta distância, com ângulos de elevação que podem atingir cerca de 88º a 89º para distâncias da ordem da dezena de quilómetros. Foi efectuado o dimensionamento teórico, a simulação do diagrama de radiação e posteriormente procedeu-se à construção e ensaio da antena, com resultados bastante satisfatórios.
- Estudo comparativo de duas antenas para transmissão sem fios em 2,4 GHzPublication . Ruano, Edgar Manuel Branco; Baptista, António Carlos de Campos Simões; Martins, Maria João MarquesA necessidade de antenas para comunicação com sistemas não tripulados, utilizados pelas Forças Armadas, para realizar tarefas de vigilância e reconhecimento levou ao desenvolvimento deste trabalho. A presente dissertação tem como objetivo dimensionar e construir um protótipo de uma antena, que possibilita realizar a comunicação, sem fios entre o operador e os sistemas não tripulados. Este trabalho teve como foco a otimização e realização prática de uma antena ESPAR (Eletronically Steerable Passive Arrays Radiators), utilizando a técnica dos algoritmos genéticos. Esta antena permite um diagrama de radiação direcional e a sua comutação em azimute. Numa fase inicial a antena foi dimensionada e simulada no programa de simulação 4NEC2X, para operar na banda dos 2,4 GHz. A realização do protótipo envolveu uma fase de construção da estrutura básica e outra de inclusão dos componentes eletrónicos. Após construção, a antena foi testada na câmara anecóica e efetuaram-se as medições dos diagramas de radiação e do módulo do parâmetro de dispersão 𝑆11. Os resultados das medições permitem verificar as características diretivas do diagrama de radiação e a comutação do mesmo em azimute, de acordo com as simulações efetuadas e com os objetivos propostos para esta dissertação. No final realiza-se a comparação da antena ESPAR construída no âmbito deste projeto, com uma Yagi-Uda impressa, cujo protótipo foi realizado numa dissertação de mestrado antecedente.
- Estudo de uma antena ótica para comunicação inter-satélitesPublication . Gomes, Rui David Furtado Ribeiro; Baptista, António Carlos de Campos Simões; Martins, Maria João Marques; Torres, João Paulo NetoA evolução da nanotecnologia possibilitou o desenvolvimento de novos dispositivos, fabricados a uma escala nanométrica, nomeadamente os dispositivos designados por nanoantenas ou antenas óticas, que nos dias de hoje têm sido alvo de uma intensa atividade de investigação e desenvolvimento, procurando atingir a possibilidade de confinar a radiação eletromagnética em dimensões espaciais mais pequenas que o comprimento de onda da luz. A potencialidade destes dispositivos é fascinante, pois cobre um conjunto muito vasto de aplicações. Esta dissertação tem como objetivos principais estudar e caracterizar, numa perspetiva clássica, uma antena ótica que possa ser integrada no emissor ou recetor de um sistema de comunicações óticas inter-satélites. Nesta dissertação foi realizado um estudo teórico sobre a interação da luz com a matéria, nomeadamente o comportamento dos metais em frequências óticas e a propagação de plasmões superficiais numa interface dielétrico/metal, que são fundamentais para compreender o fenómeno de transmissão ótica extraordinária. Foi efetuado um estudo comparativo e realizada uma revisão das teorias clássicas da difração de ondas eletromagnéticas, de Fraunhofer, Fresnel e Kirchhoff e das teorias da difração da luz por fendas menores do que o comprimento de onda de Bethe e Bouwkamp. Os resultados obtidos, de acordo com as teorias clássicas da difração, foram comparados com os resultados obtidos através de simulações com o programa COMSOL Multiphysics®. Por fim, foi dimensionada e simulada uma antena ótica que pode ser integrada num emissor ou recetor de um sistema de comunicações óticas inter-satélites, em que se verifica a ocorrência do fenómeno de transmissão ótica extraordinária.
- Modificação das caraterísticas de radiação de uma antena usando componentes eletrónicosPublication . Silva, André Alves; Baptista, António Carlos de Campos Simões; Martins, Maria João MarquesAo longo das últimas décadas, a acentuada evolução tecnológica apresentou um papel fundamental no desenvolvimento das forças militares no mundo. O Exército português também assimilou esses avanços tecnológicos e incorporou-os nas suas atividades, originando uma revolução no modus operandi das Forças Armadas, designada por Revolução nos Assuntos Militares. Nos últimos anos, o Exército Português desenvolveu dois robôs para realizarem tarefas de vigilância e reconhecimento, nos vários teatros de operações. As comunicações sem fios com estes robôs necessitam de uma antena que seja robusta, de pequenas dimensões, e que permita variar a direção e largura do lobo principal. Foi assim dimensionada e simulada uma antena designada por Electronically Steerable Parasitic Array Radiator (ESPAR), através da técnica dos algoritmos genéticos, cujo projeto constitui o objetivo principal desta Dissertação de Mestrado. Esta antena vai possibilitar ao operador ter uma antena orientável, permitindo escolher a direção para a qual a emissão apresenta um ganho máximo. A variação das impedâncias mútuas da antena permite alterar a relação das correntes, que por sua vez torna possível variar a direção e largura de banda do lobo principal, possibilitando obter diferentes diagramas de radiação. A antena foi projetada e simulada para operar na banda dos 2,4GHz usando o programa 4NEC2X. Posteriormente, foi dimensionada uma malha de adaptação e um plano de terra que permitiram assegurar a adaptação e funcionamento eficaz da antena. A antena ESPAR, pelas suas caraterísticas finais, apresenta os requisitos necessários para estabelecer comunicação com os robôs, nos teatros de operações do Exército Português.
- Projecto de uma antena para comunicação Wireless do ROVIMPublication . Almeida, Tiago Daniel Sanches de; Marçal, Maria Hermínia Caeiro Costa; Martins, Maria João MarquesA evolução tecnológica leva ao aparecimento de novos meios e novas realidades, revolucionando por completo o mundo. O Exército Português também acompanha esta evolução e adquiriu recentemente vários robôs para serem utilizados na vigilância do teatro de operações. Esta dissertação tem como objectivo dimensionar e construir um protótipo de uma antena que visa fazer a comunicação ,sem fios (wireless) entre o operador e o robô usado na vigilância. Este protótipo tem de permitir ao operador alternar entre várias larguras do lobo principal (-3 dB) e ao mesmo tempo vários ganhos. Nesta dissertação foi projetctada, simulada, construída e testada uma antena usando a técnica dos algoritmos genéticos, que permite alterar a largura do lobo principal (-3 dB) e ao mesmo tempo operar com um determinado ganho para essa largura de feixe, sendo assim possível passar de um lobo “estreito” para um mais “largo”. Inicialmente a antena foi dimensionada e simulada no programa de simulação CST MWS, para operar na banda dos 2,4 GHz. Após ter sido construída, a antena foi testada na câmara anecóica e foi verificado se os diagramas de radiação e o coeficiente de onda estacionária correspondiam aos que tinham sido simulados no CST MWS. Estes dados permitem concluir que os diagramas de radiação e o coeficiente de onda estacionária simulados e medidos são muito próximos, sendo que os valores medidos são sempre melhores que os simulados.
- Projeto de uma antena para controlo wireless de um robotPublication . Soeiro, Gonçalo Correia; Martins, Maria João MarquesA comunicação e transmissão de informação sem fios tornou - se uma realidade cada vez mais utilizada pelas sociedades contemporâneas. A nível profissional, as forças armadas de cada país acharam conveniente modernizar os seus meios, por forma a aumentar a eficiência e a segurança em determinadas tarefas. Nesse sentido, o Exército português adquiriu um robot (ROVIM) cuja função é desempenhar ações de reconhecimento e vigilância de modo a obter informações de forma segura. O objetivo desta dissertação é dimensionar e construir uma antena para controlo wireless do robot (ROVIM). As especificações técnicas desta antena requerem dois modos de operação, um com uma largura de feixe larga e outro com uma largura de feixe estreita. Para alcançar esses objetivos dimensionou-se e construiu-se duas antenas. Na dissertação são construídas duas antenas, a primeira é uma antena Yagi – Uda convencional e a segunda é uma antena com uma estrutura nova que permite a regulação do ganho e da largura de feixe a -3 dB. A primeira antena será o modelo base da segunda antena, que apresenta a inovação do controlo das caraterísticas de radiação. Esse controlo é possível através da introdução de díodos e do respetivo circuito de polarização na estrutura da antena. Inicialmente, as antenas foram dimensionadas e simuladas recorrendo ao programa de simulação CST MWS, de modo a operarem na banda dos 2,4 GHz. Após a construção das antenas, as caraterísticas de radiação foram medidas recorrendo à câmara anecoica e ao network analyzer, permitindo assim a comparação dos resultados medidos com os simulados.
- Projeto, realização e estudo comparativo de 2 agregados de fendasPublication . Monteiro, João Carlos Ferreira; Martins, Maria João MarquesNo contexto actual, as redes sem fios surgem como uma vertente capaz de disponibilizar os mais variados serviços (Televisão, Internet, Telefone, etc). A crescente procura deste tipo de redes, incentiva o desenvolvimento de projectos nesta área, bem como a optimização de recursos já existentes, com o objectivo de tornar este serviço mais competitivo. Esta dissertação surgiu da ambição de realizar um estudo comparativo de 2 antenas constituídas por guias de onda com fendas em plano ortogonais. As antenas possuem o mesmo número de fendas, diferindo apenas na posição das mesmas: uma tem fendas no plano zx, a outra contém fendas no plano zy. Apresentam ainda divergências no parâmetro offset: a antena com fendas no plano zx necessita do dimensionamento de um offset, enquanto a antena com fendas no plano zy não tem offset. A análise das antenas será baseada em parâmetros característicos como a largura de feixe a -3dB, o ganho nos diferentes planos de polarização e o coeficiente de onda estacionária. Pretende-se projectá-las para que operem na banda de 2,45GHz, realizando as simulações e medidas experimentais correspondentes aos parâmetros em estudo através da utilização do simulador CST MWS e a Câmara Anecóica do DEEC/IST respectivamente. Este estudo tem ainda como objectivos a aquisição de experiência no projecto, realização e prática de antenas; a caracterização, simulação e medição das características de radiação das antenas e por fim o dimensionamento de sistemas de adaptação.
- Regulador linear de tensão em tecnologia HV-CMOSPublication . Mota, Frédéric Gonçalves da; Martins, Maria João Marques; Santos, Pedro Nuno Mendonça dosAtualmente, assiste-se na nossa sociedade a um recurso e uso massivo de equipamentos eletrónicos portáteis. Este facto, aliado à competitividade de mercado, exigiu o desenvolvimento desses equipamentos com o intuito de melhorar a sua gestão de potência e, obter, consequentemente, maior autonomia e rendimento. Assim, na gestão de potência de um SoC são os reguladores de tensão que assumem um papel de extrema importância. O trabalho realizado ao longo da presente dissertação pressupõe o projeto de um regulador linear de tensão do tipo LDO em tecnologia HV-CMOS, capaz de suportar tensões de entrada de 12V com vista à alimentação de blocos funcionais RF-CMOS com 3,3V e uma corrente de 100mA. Foi implementado através do processo CMOS de 0.35μm de 50V da Austria Micro Systems. A corrente de quiescente do regulador linear de tensão que determina a eficiência de corrente é de 120,22μA. Possui uma eficiência de corrente de 99,88% e um rendimento de 82,46% quando a tensão mínima de entrada é utilizada. O regulador linear de tensão possui uma tensão de dropout de 707mV. A estabilidade do sistema é mantida mesmo com transições de carga de 10μA para 100mA. O regulador possui um tempo de estabelecimento inferior a 2,4μs e uma variação da tensão de saída relativamente ao seu valor nominal inferior a 18mV, ambos para o pior caso. Porém, este regulador possui um undershoot e um overshoot de +- 1,85V.