Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/844634
Título: Caracterização dielétrica de metamateriais para aplicações em dispositivos absorvedores de radiação eletro-magnética
Orientador(es): Santos, José Carlos Araujo dos
Saunders Filho, Cláudio Augusto Barreto
Autor(es): Matias, Marcelo da Silva
Palavras-chave: N - OPERAÇÕES NAVAIS (DGPM-305)
N3 - GUERRA ELETRÔNICA (DGPM-305)
Caracterização dielétrica
Materiais absorvedores
Metamateriais
Data do documento: 2019
Editor: Instituto Militar de Engenharia (IME)
Descrição: Com o advento dos metamateriais, inúmeras inovações na área do eletromagnetismo passaram a ser observadas, como a construção de dispositivos que possuem permissividade ou permeabilidade negativa, ou mesmo dispositivos que possuem ambas negativas. As pesquisas de metamateriais ainda são recentes e poucos são os trabalhos que tratam sobre a metodologia de caracterização dielétrica desses dispositivos. Estudos sobre absorvedores, metamateriais e sua caracterização têm recebido sensível importância por parte das indústrias de defesa, empresas de material militar e institutos de pesquisas e desenvolvimento, posto que os metamateriais têm substituído diversos materiais naturais em vasta gama de aplicações de dispositivos de micro-ondas. Este trabalho apresenta um estudo sobre a caracterização de metamateriais absorvedores de radiação eletromagnética. Inicialmente, uma análise detalhada sobre os métodos de caracterização eletromagnética e as suas principais características é realizada. Durante o pro cesso de coletânea dos métodos de caracterização dielétrica, as características das amostras a serem medidas, as peculiaridades da calibração e montagem de dispositivos de medidas são exploradas de forma a se criar uma metodologia de determinação de qual é o método mais adequado para medir-se uma amostra disponível. De maneira inversa, também são discutidas quais seriam as amostras que poderiam ser medidas com um dispositivo de medidas já adquirido em determinado laboratório. Algoritmos de conversão de parâmetros de espalhamento em permissividade e permeabilidade são apresentados com o objetivo de facilitar a compreensão dessa fundamental atividade do processo de caracterização dos metamateriais. Como complemento, os métodos da linha de transmissão e do espaço livre têm sua fundamentação teórica apresentada de forma a possibilitar a determinação dos tensores de permissividade e de permeabilidade de amostras anisotrópicas. Finalmente, a caracterização dielétrica de absorvedores é implementada empregando a teoria desenvolvida, de forma a buscar obter-se as propriedades das amostras de absorve- dores naturais e de absorvedores baseados em metamateriais disponíveis. Os absorvedores naturais apresentaram valores positivos para a permissividade elétrica real e imaginária medidas. A amostra de metamaterial caracterizada apresentou permissividade negativa. To dos os absorvedores medidos são não magnéticos, posto que apresentaram permeabilidade magnética igual a um, com permeabilidade imaginária nula. Embora tenham sido empregados métodos para a determinação de tensores das amostras medidas, nenhuma delas apresentou anisotropia. Ambas as medidas foram realizadas na faixa de 8,2 a 12,4 GHz.
Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia de Defesa do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Defesa.
Abstract: With the advent of metamaterials, innumerable innovations in the eld of electro- magnetism have come to b e observed, such as the construction of devices that have ne- gative p ermittivity or p ermeability or even devices that have b oth negative. Research on metamaterials is still recent and there are few studies on the dielectric characterization metho dology of these devices. Studies on absorb ers, metamaterials and their characte- rization have received signi cant imp ortance from defense industries, military hardware companies and research and development institutes, as metamaterials have replaced many natural materials in a wide range of microwave device applications. Brazilian Navy Elec- tronic Warfare Center and the Brazilian Navy Research Institute have b een working to meet the recent demands addressed by the Navy Science and Technology Policy. This work adresses a study ab out the characterization of electromagnetic radiation absorbing metamaterials. Initially, a detailed analysis of the electromagnetic characteriza- tion metho ds and their main characteristics is p erformed. During the pro cess of collecting the dielectric characterization metho ds, the characteristics of the samples to b e measured, the p eculiarities of calibration and measurement setups are explored in order to create a metho dology to determine which is the most appropriate metho d to measure an available sample. Conversely, it is also discussed which samples could b e measured with an already purchased setup in a given lab oratory. Algorithms for scattering parameter conversion into p ermittivity and p ermeability are presented with the ob jective of facilitating the com- prehension of this fundamental activity of the metamaterials characterization pro cess. As a complement, the transmission line and free space metho ds have their theoretical foun- dation presented in order to allow the determination of the p ermittivity and p ermeability tensors of anisotropic samples. Finally, the dielectric characterization of absorb ers is im- plemented using the develop ed theory, in order to obtain the prop erties of samples of available natural absorb ers and metamaterial based absorb ers. Natural absorb ers showed p ositive values for the real and imaginary electrical p ermeability measured. The cha- racterized metamaterial sample presented negative p ermittivity. All absorb ers measured are non-magnetic, since they had magnetic p ermeability equal to one, with no imaginary p ermittivity. From the comparison of the absorbance obtained for samples of natural ma- terials and samples of metamaterials, it was found that absorb ers based on metamaterials have higher absorption e ciency. Although metho ds were used to determine tensors of the measured samples, none of them presented anisotropy. Both measures were taken from 8,2 to 12,4 GHz.
URI: http://repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/844634
Aparece nas coleções:Operações Navais: Coleção de Dissertações

Arquivos associados a este item:
Arquivo TamanhoFormato 
Dissertacao_CFMatias.pdf11,67 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.