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https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846310| Title: | Caracterização de compósitos dielétricos utilizados em radomes de banda larga |
| Authors: | Andrade, Filipe de Oliveira |
| metadata.dc.contributor.advisor: | Magri, Vanessa Przybylski Ribeiro |
| Keywords: | Guerra eletrônica Permissividade complexa Material dielétrico |
| DGPM knowledge areas: | Guerra eletrônica |
| Issue Date: | 2022 |
| Publisher: | Universidade Federal Fluminense (UFF) |
| Description: | Esta dissertação versa sobre a aplicação de materiais dielétricos compostos em radomes para sistemas de radiofrequência com banda larga. São abordadas técnicas de caracterização eletromagnética e de simulação de materiais dielétricos sob a forma de materiais compostos laminares, não-uniformes e não-homogêneos, para fundamentar uma posterior análise de efeitos causados por radomes dielétricos no desempenho da antena. Na primeira etapa do trabalho é realizada a extração das propriedades dielétricas dos materiais a partir de medidas experimentais dos parâmetros de espalhamento de amostras em linhas de transmissão guiadas. É implementado um algoritmo a partir de método da literatura científica e os resultados são comparados com os de um software comercial. Em seguida, são realizadas simulações eletromagnéticas (EM) 3D dos materiais compósitos dielétricos no pacote Ansoft HFSS, baseado no método dos elementos finitos. Opta-se pela aproximação dos compósitos por materiais dielétricos uniformes e homogêneos. Partindo da simulação das amostras de materiais na configuração de medida experimental em linhas de transmissão, por meio de comparação dos resultados com as medições da primeira etapa, é possível validar a metodologia de simulação dos compósitos. Após a validação da metodologia de simulação do material compósito, prossegue-se para simulações exploratórias de estruturas de radomes, visando à avaliação do seu impacto no desempenho do conjunto antena-radome. São analisados os valores da perda de retorno, do ganho e da largura de feixe de uma antena corneta em função dos seguintes parâmetros de projeto do radome: espessura, curvatura, distância até antena e propriedades constitutivas eletromagnéticas do material. O padrão de radiação e a perda de retorno da antena corneta são obtidos pela simulação EM 3D, fornecendo informações para otimizar o desempenho das antenas na presença de radomes dielétricos. É mostrado que a perda de retorno da antena corneta na banda X é alterada de forma significativa em função da constante dielétrica e espessura do radome, de modo que esses parâmetros devem ser escolhidos em função da frequência de operação e outras características da antena. Os valores do ganho e da largura de feixe da antena também são alterados pela presença do radome, apresentando variações menores que 2dB e 5,7°, respectivamente. |
| Abstract: | This work is about the application of composite dielectric materials used radomes for wideband radiofrequency system. It is approached electromagnetic characterization techniques and simulation of dielectric materials in laminar, nonuniform and nonhomogeneous composite materials for to substantiate a posterior analyze of the effect caused for dielectric radome on the antenna performance. In the first stage of the work is realized the extraction electrical properties of matter from experimental measurements of the samples scattering parameters in guided transmission lines. It is implemented an algorithm based in a scientific literature method and the results are compared with those of a commercial software. Next, it is performed the 3D electromagnetic (EM) simulations of the composites dielectric materials in the Ansoft HFSS package, based on finite element method. It is chosen to approach of the composite materials by homogeneous uniform dielectric materials. The experimental results of the first stage are compared with the simulation results and so, it is possible to validate the 3D EM simulation methodology of composites applied to radomes. Subsequent to the simulation validation of the composite material, proceed for the investigative simulation of radomes structures with the objective to evaluate its impact in antenna-radome system performance. The return loss, gain and beam-width of a horn antenna are analyzed in functions of following radome design parameters: thickness, curvature, distance to the antenna and electrical properties of matter. The radiation pattern and the return loss of the horn antenna are obtained by 3D EM simulation, providing information to optimize antenna performance in presence of a dielectric radomes. It is shown that the return loss of the X-band horn antenna is changed significatively at function of the radome dielectric constant and thickness, thereby this design parameters must be chosen in function of the antenna operation frequency and others antenna characteristics. The gain and beam-width values of antenna are also changed in presence of a radome, being shown variation less than 2dB and 5.3º, respectively. |
| Access: | Open access |
| URI: | https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846310 |
| Type: | Master thesis |
| Appears in Collections: | Operações Navais: Coleção de Dissertações |
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