???jsp.display-item.identifier??? http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/820
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
metadata.dc.title: Projeto de rede de antenas filamentares embarcada em um modelo real de aeronave radiocontrolada
Autor(es): Yoshimoto, Eduardo
Primeiro Orientador: Schlosser, Edson Rodrigo
Resumo: Este trabalho se baseia no projeto de redes de antenas _lamentares embarcadas em um modelo real de aeronave radiocontrolada utilizada na competição SAE Brasil AeroDesign do ano de 2014, pela equipe de aerodesign Aeropampa da Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA. Neste trabalho há um objetivo secundário, o qual foi buscar melhorar a performance das simulações eletromagnéticas através de simplificações estruturais, uma vez que a aeronave continha muitos detalhes e é mais de 36 vezes maior que o comprimento de onda utilizado (envergadura da aeronave de 1,868 𝑚 e comprimento de onda de aproximadamente 51,7 𝑚𝑚, frequência de operação de 5,8 𝐺𝐻𝑧). Inicialmente, foi necessário obter o modelo real da aeronave no software de simulações mecânicas SOLID WORKS, cedido pela equipe Aeropampa. Após esta etapa, utilizaram-se as posições das antenas e o melhor método de simulação eletromagnética oferecida pelo software Ansys HFSS para estruturas complexas apresentadas por (LEMES, 2015). Neste, a essência do projeto foi trabalhar com uma aeronave totalmente condutora, onde, em competições de aerodesign, as chances deste fato ocorrer são remotas. Entretanto, esta consideração é válida para outras aplicações. Já no presente documento, o modelo de aeronave utilizado é composto por diversos materiais, dentre eles: madeira, polímero e metal. Após o estudo de diversas posições de um monopolo, escolheu-se a que apresentou maior imunidade eletromagnética às estruturas do VANT (Veículo Aéreo Não Tripulado) e a que menos interferiu no centro de gravidade. Deste modo, instalaram-se duas redes independentes: uma de cada lado da fuselagem e posicionadas na união entre a asa e a fuselagem. Com isso, utilizando-se uma ferramenta computacional baseada no algoritmo de Otimização por Enxame de Partículas (do inglês Particle Swarm Optimization, PSO) desenvolvido por (TOLFO, 2016), iniciaram-se os estudos de dois sistemas de alimentação, um para distribuição uniforme e outro com chaveamento de feixe. Ambas as frentes de estudos foram avaliadas visando a continuidade do link de comunicação no plano horizontal da aeronave e a base terrena, independente da orientação relativa entre elas. Com isso, a distribuição uniforme prioriza a simplicidade do sistema alimentador e o chaveamento de feixe opta em obter maior ganho. Por fim, este documento apresenta o projeto do sistema alimentador para a distribuição uniforme, com a qual se desejou uma banda de operação maior de 200 𝑀𝐻𝑧, de forma a proporcionar uma margem de segurança em relação aos 105 𝑀𝐻𝑧 disponível para o serviço de radiolocalização e radioamador (5,725 𝐺𝐻𝑧 a 5,830 𝐺𝐻𝑧) regulada pela ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações) (TELECOMUNICAÇÕES, 2006). Como resultados, obteve-se um diagrama de irradiação com distribuição uniforme muito próximo do fornecido pela ferramenta computacional baseada na PSO (tanto em simulação quanto em medicação), ganho médio simulado próximo a 2,5 𝑑𝐵𝑖 no lado de interesse, coeficiente de reflexão de entrada igual a -22,2 𝑑𝐵, largura de banda de aproximadamente 750 𝑀𝐻𝑧 e peso adicionado à aeronave igual a 155,6 𝑔 (duas redes de antenas, dois cabos de transmissão e um divisor de potência).
Abstract: This work is based on the design of wire antenna arrays installed on a real model of unmanned aerial vehicle used in the SAE Brasil AeroDesign competition of 2014, built by Aeropampa aerodesign team of Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA. In this work, there is a secondary purpose, which is to seek to improve the performance of electromagnetic simulations through structural simplification, since the aircraft contained many details and it is over 36 times larger than the wavelength used (wingspan of the aircraft 1.868 𝑚 and wavelength of approximately 51.7 𝑚𝑚, operating frequency of 5.8 𝐺𝐻𝑧). Initially, it was necessary to generate the real model of the aircraft at mechanical simulation software SOLID WORKS, delivered by Aeropampa team. After this step, the positions were used in the antennas and the best electromagnetic simulation method offered by the software Ansys HFSS for complex structures presented by (LEMES, 2015). In this, the essence of the project was to work with an aircraft entirely composed of conductive material, where in aerodesign competitions, the chances of this actually occur are remote. However, this assumption is valid for other applications. In the present document, the aircraft model used consists of various materials, including: wood, polymer and metal. After the study of several monopole positions, the final location was chosen considering the best immunity of UAV (Unmanned Aerial Vehicle) structure and the least modification of the center of gravity. Thus, they settled two independent antennas arrays: one on each side of the fuselage and positioned at the junction between the wing and the fuselage. Thus, using a computer tool based on Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm developed by (TOLFO, 2016), the studies of two feeding systems began, one for uniform distribution and another with beamforming. Both cases were evaluated in order to establish the communication link in the horizontal plane of the aircraft and the ground station, independent of the relative orientation between them. Thus, the uniform distribution prioritizes simplicity of the feeder system and the beam switching chooses to obtain higher gain. Finally, this document presents the feeder system design for uniform distribution, which was designed for operation band higher 200 𝑀𝐻𝑧, in order to provide some margin with respect to 105 𝑀𝐻𝑧 bandwidth regulated for the radiolocation service and amateur radio (5.725 𝐺𝐻𝑧 to 5.830 𝐺𝐻𝑧) by ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações) (TELECOMUNICAÇÕES, 2006). As a result, radiation pattern with a uniform distribution was obtained and was very close to the computational tool based on the PSO (both in simulation and in actual measurement). The gain was close to 2.5 𝑑𝐵𝑖 on the side of interest, input reection coe_cient was equal to -22.2 𝑑𝐵, bandwidth of approximately 750 𝑀𝐻𝑧 and added weight to the aircraft equal to 155.6 𝑔 (two antennas arrays, two transmission cables and a power divider).
metadata.dc.subject: Engineering
Telecomunication engeneering
Wire antennas
Aircraft
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Tipo de acesso: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
metadata.dc.identifier.uri: http://dspace.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/820
metadata.dc.date.issued: 7-Jul-2016
???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.appears???Engenharia de Telecomunicações

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Projeto de rede de antenas filamentares embarcada em um modelo real de aeronave radiocontrolada.pdf29,12 MBAdobe PDF???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.view???


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