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https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/5996
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Proposta de antena para aplicação em radar de abertura sintética na banda C embarcada em veículo aéreo de pequeno porte |
Autor(es): | Finatto, Henrique |
Primeiro Orientador: | Heckler, Marcos Vinício Thomas |
Resumo: | Este trabalho apresenta um projeto de antena para aplicação em radar de abertura sintética em banda C embarcada em veículo aéreo de pequeno porte, para operação com dupla polarização linear em 5,8 GHz. Os objetivos do estudo são a proposição de soluções para monitoramento ambiental por meio do sensoriamento remoto por dispositivos ativos; a caracterização de um sistema de sensoriamento remoto por radar de abertura sintética; a descrição de um front-end de sistema SAR para instalação em veículo aéreo de pequeno porte; e a proposta de uma topologia de antena para aplicação em 5,8 GHz com dupla polarização linear. A metodologia de trabalho é baseada em um processo de revisão bibliográfica sobre sistemas de sensoriamento remoto, fundamentos teóricos de eletromagnetismo aplicado a antenas e análises com simulador eletromagnético Ansys Electromagnetics Suite 2016. Sensores ativos e passivos são comparados, dando-se enfoque ao primeiro, para análise de sistemas de sensoriamento remoto com radar de visada lateral. Uma discussão a respeito de radares de abertura sintética é desenvolvida com a apresentação de alguns parâmetros de construção de imagens do tipo SAR, como resolução das imagens, modos de aquisição e atributos de fase e polarização dos sinais. Projetos validados de sistemas embarcados em veículos aéreos de pequeno porte para aquisição de imagens do tipo SAR, localizados na literatura também são discutidos. Alguns fundamentos da teoria de antenas são expostas, particularmente os conceitos de redes de antenas e polarização de ondas eletromagnéticas. São discutidas as tecnologias de antenas de microfita acopladas por fenda e princípios do modelo da cavidade ressonante. Um resumo de alguns dos principais parâmetros de um sistema SAR aerotransportado é apresentado, para embasar as etapas seguintes desta pesquisa. A primeira tentativa para obtenção das especificações de projeto foi realizada com a modelagem de antenas acopladas por fenda. A segunda etapa da pesquisa teve o foco no desenvolvimento da proposta de antena em cavidade ressonante, construída com tecnologia SIW, e com fenda para irradiação. Após a escolha do tipo de geometria, estudos paramétricos foram realizados para a compreensão do impacto da distribuição das vias metálicas e da fenda irradiante na estrutura. Os pinos foram distribuídos de forma uniforme e não uniforme para composição das paredes da cavidade ressonante. Além disso, análise do comprimento e da largura da fenda foi realizada. Todos os estudos avaliaram as condições de polarização cruzada na frequência central de operação. Na sequência, redes com dois e com quatro elementos foram consideradas. A última etapa da pesquisa constituiu na construção de protótipos para validação dos conceitos. Um elemento de rede de dois elementos foi validado, conjuntamente com um divisor T com defasagem em 180°. Alguns problemas de prototipação dificultaram análises precisas. Mas os estudos validaram os principais conceitos de projeto. |
Abstract: | This work presents an antenna design for the application in C-band synthetic aperture radar to be installed onto a small aircraft for operation with dual-linear polarization at 5.8 GHz. The objectives of the study are to propose solutions for environmental monitoring through remote sensing by active devices; characterization of a synthetic aperture radar remote sensing system; a description of a front-end SAR system for installation onto small aircraft; and the proposal of an antenna topology for operation at 5.8 GHz with dual-linear polarization. The work methodology is based on a literature review process on remote sensing systems and antenna design, and analysis with electromagnetic simulation with Ansys Electromagnetics Suite 2016 software. Active and passive sensors are compared, focusing on the former, for analysis of remote sensing systems with side-view approach. A discussion about synthetic aperture radars is developed with the presentation of some SARtype image construction parameters, such as image resolution, acquisition modes, and phase and polarization attributes of the signals. Validated designs of small aircraft embedded systems for SAR-type image acquisition, presented in the literature, are discussed. The basic antenna theory is exposed, bringing concepts of antenna arrays and polarization of electromagnetic waves. These are discussed as microstrip, slot-coupled antenna technologies, and resonant cavity modeling principles. An attempt to summarize some main parameters of an airborne SAR system is presented to support the following steps of this research. The first attempt to meet the design specifications was made with the simulation of slot-coupled antennas. The second part of the research was focused on the development of antennas based on resonant cavities composed of lateral walls in SIW technology and with an radiation slot. Parametric studies were carried out to understand the impact of the distribution of metallic vias and the radiating slot in the structure. The pins were placed uniformly and non-uniformly along the walls of the resonant cavity. In addition, studies of the length and width of the slot have been carried out. All the analysis considered the conditions of cross-polarization at the operating frequency of the system. Following single element design, antenna arrays were proposed. Two-element and four-element arrays have been studied. The last part of the research consisted of building prototypes to validate the concepts. A two-element array was fabricated along with the feeder. Some problems in the prototyping steps have been identified and are discussed in this work. |
Palavras-chave: | Engenharia de telecomunicações Sistema SAR Antena Banda C Antena em fenda SIW Telecommunications engineering SAR system Antenna Band C Slotted antenna |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal do Pampa |
Sigla da Instituição: | UNIPAMPA |
Campus: | Campus Alegrete |
Citação: | FINATTO, Henrique. Proposta de antena para aplicação em radar de abertura sintética na banda C embarcada em veículo aéreo de pequeno porte. Orientador: Marcos Vinício Thomas Heckler. 2021. 102p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia de Telecomunicações) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia de Telecomunicações, Alegrete, 2021. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/5996 |
Data do documento: | 4-Out-2021 |
Aparece nas coleções: | Engenharia de Telecomunicações |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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