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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
metadata.dc.title: Projeto e análise de antenas em fenda operando em UHF para nanossatélites
Autor(es): Facco, Rodrigo
Primeiro Orientador: Heckler, Marcos Vinicio Thomas
Resumo: O presente trabalho apresenta um estudo para desenvolvimento de antenas para nanossatélites. O cenário considerado para este estudo é o Sistema Brasileiro de Coleta de Dados Ambientais (SBCDA), mantido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). O sistema de transmissão de dados opera com enlace de subida em UHF (do inglês, ultra-high frequency) e com enlace de descida em Banda S (2,26 GHz). O trabalho inicia-se com uma revisão bibliográfica abrangendo antenas para nanossatélites, antenas em fenda e técnicas para miniaturização de antenas. Dentre as referências analisadas, a geometria escolhida para o estudo foi a de fenda impressa. Inicialmente, uma fenda com dimensão de um quarto do comprimento de onda guiado foi analisada. Tal estrutura apresentou diagrama de irradiação bidirecional, o que não é desejado na aplicação em questão. Para contornar esta limitação, essa antena foi instalada em abas articuláveis no nanossatélite e elementos reetores foram adicionados, resultando em um diagrama unidirecional. A polarização circular foi obtida com a instalação de 4 antenas em fenda, rotacionadas sequencialmente de 90°, de modo a formarem uma rede planar. A segunda estrutura analisada foi a antena em fenda com a aplicação de uma técnica de miniaturização por carregamento reativo. O objetivo dessa etapa foi a compactação da estrutura por meio da redução da área utilizada pelo elemento irradiante. Para isso, um estudo de diferentes topologias de antenas utilizando essa técnica foi desenvolvido, considerando-se diferentes dimensões e disposições do desbaste no plano de terra. Os resultados foram avaliados em função da massa, banda operacional, ganho e relação frente-costa. Na etapa seguinte, foi realizada a construção de um protótipo para a validação experimental dos resultados simulados. Para isso, foi escolhido um dos modelos de antena compacta, o qual apresentou os melhores resultados operacionais. Inicialmente, construiu-se um modelo de engenharia de um nanossatélite 8U. Em seguida, um elemento simples foi prototipado e a concordância de seus resultados medidos com as simulações computacionais foi avaliada. Finalmente, um elemento da rede de antenas simulada foi prototipado e instalado na maquete de nanossatélite, com o qual objetivou-se atestar a validade das simulações do conjunto formado pela antena e o nanossatélite.
Abstract: This work describes a study of antennas for nano-satellites. The scenario considered for this study is the Brazilian Environmental Data Acquisition System (SBCDA), maintained by the National Institute for Space Research (INPE). The uplink of the data transmission system operates in UHF (ultra-high frequency) and the downlink in S-Band (2.26 GHz). The work begins with a literature review about antenna topologies suitable for installation onto nano-satellites. Furthermore, slot antennas and techniques for antenna miniaturization have been considered. Initially, a quarter-wavelength slot was analyzed. Such a structure presents bidirectional radiation pattern, which is not suitable in the targeted application. To overcome this limitation, the antenna has been installed onto articulable aps along with reector elements in the back, thereby resulting in an unidirectional pattern. Circular polarization was obtained by installing 4 antennas sequentially rotated by 90°, so as to compose a planar array. The second analyzed structure was a slot antenna with the application of reactive loading. The main goal was to achieve miniaturization, hence reducing the antenna area. For this purpose, an investigation on different reactive loading topologies has been carried out. The overall performance has been evaluated based on mass, operational band, gain and front-to-back ratio. Finally, a prototype was fabricated for the experimental validation of the simulated results. One of the compact antenna models was chosen, which presented the best operational results. Initially, an 8U nanosatellite engineering model was built. Then a single element was prototyped and measured. Finally, an element of the simulated antenna array was prototyped and installed onto the nano-satellite model, in order to validate the simulations.
metadata.dc.subject: Engenharia de telecomunicações
Antenas
Nanossatélite
Telecomunicações
Telecomunication engeneering
Antennas
Nano-satellite
Telecommunications
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
metadata.dc.identifier.citation: FACCO, Rodrigo. Projeto e análise de antenas em fenda operando em UHF para nanossatélites. Orientador: Marcos Vinicio Thomas Heckler. 2019. 76 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia de Telecomunicações) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia de Telecomunicações, Alegrete, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4808
metadata.dc.date.issued: 29-Nov-2019
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Rodrigo Facco - 2019.pdf12.36 MBAdobe PDF???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.view???


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