ESTUDO DE TOPOLOGIAS DE ESPALHADORES PARA REDES REFLETORAS
Rótulo
Antena, Redes, refletoras, Distribuição, fase, Nanossatélites
Resumo
Redes refletoras estão sendo investigadas nos últimos anos para aplicações na área de comunicações via satélite, visto que apresentam a facilidade de conformação sobre a estrutura no momento do lançamento e a possibilidade de aumentar a abertura em órbita, além de apresentar baixa complexidade de implementação. As estruturas são construídas em laminados com baixas perdas na faixa de micro-ondas, o que possibilita aumentar o ganho da antena. A principal vantagem é a redução da complexidade do alimentador quando comparado com redes de antenas de microfita. A distribuição da fase desejada na abertura de redes refletoras é determinada com base na posição do alimentador, na curva de fase do elemento impresso e no diagrama de irradiação desejado. O principal desafio no projeto é a estimativa do comportamento da fase do elemento na rede refletora. Para isso, diferentes técnicas são apresentadas na literatura, podendo-se citar a abordagem de Floquet, a qual considera um elemento no centro de uma rede infinita de elementos idênticos e uniformemente espaçados. Neste trabalho, esse método é aplicado dentro do simulador eletromagnético Ansys HFSS para a análise de um elemento com geometria quadrada. A estrutura proposta é formada por uma rede de patches quadrados com diferentes tamanhos, de tal forma a obter a fase desejada ao longo da estrutura e, consequentemente, o apontamento do feixe principal do diagrama de irradiação para a direção desejada. A rede refletora foi projetada para operar em 8,6 GHz, que corresponde à frequência alocada para exploração da terra a partir de satélites, e possui dimensão de 200 mm x 200 mm, o que torna possível a conformação sobre a face do nanossatélite utilizado no programa CONASAT. Ao longo do projeto foram realizadas análises do comportamento da curva de fase para diferentes parâmetros, tais como: constante dielétrica do laminado, espaçamento entre os elementos e espessura do substrato. A partir disso, o substrato RO4003C com permissividade relativa de 3,55, tangente de perdas de 0,002 e espessura de 0,813 mm foi escolhido por apresentar uma curva de fase satisfatória para o elemento proposto, avaliada pela boa relação entre faixa de variação e transição. O espaçamento utilizado entre as células foi de 0,47λx0,47λ, sendo o comprimento de onda para a frequência de operação de 34,88 mm, o que resulta em uma rede formada por 12x12 elementos. Para a configuração apresentada, a variação de fase foi de 324,9°, obtida a partir da variação do elemento quadrado de 7 mm a 10 mm. A partir disso, os tamanhos dos elementos quadrados foram determinados com base na curva de fase obtida, na posição do alimentador e na especificação do diagrama de irradiação na direção especular. O cálculo foi realizado através de um algoritmo implementado em ambiente Matlab. Por fim, a rede refletora projetada foi embarcada no nanossatélite dentro do simulador eletromagnético Ansys HFSS e simulada. A partir da simulação realizada através do método dos elementos finitos, foi possível determinar o diagrama de irradiação, podendo-se verificar um ganho para a rede refletora embarcada de 21,84 dBi. Como trabalhos futuros, patches com diferentes formatos geométricos serão explorados para obtenção de ondas circularmente polarizadas. A partir disso, será possível estabelecer a comunicação entre usuários móveis em solo com nanossatélites contidos em órbita. Adicionalmente, deseja-se projetar um alimentador para as redes refletoras que serão desenvolvidas, permitindo assim melhorar a eficiência da abertura.Downloads
Não há dados estatísticos.
Publicado
2022-11-23
Como Citar
BORONDI DOS SANTOS, N.; BILHER RODRIGUES DA SILVA, M.; RODRIGO SCHLOSSER, E. ESTUDO DE TOPOLOGIAS DE ESPALHADORES PARA REDES REFLETORAS. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 2, n. 14, 23 nov. 2022.
Seção
Artigos