Navegando por Assunto "Ondas eletromagnéticas"

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Análise de ressonâncias eletromagnéticas em estrutura periódica de discos de grafeno magnetizadosd na faixa de terahertz
(Universidade Federal do Pará, 2023-02-27) SILVA, Amanda Evangelista da; OLIVEIRA, Cristiano Braga de; http://lattes.cnpq.br/2012907724305086; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/3139536479960191
Desde seu isolamento em 2004, o grafeno tem se mostrado um material promissor, pois permite forte interação de portadores de carga com radiação terahertz (THz). Esta extensa interação com a luz se deve à excitação de polaritons de plasmon de superfície (SPPs) proporcionando assim diversas aplicações nas áreas de fotônica THz. Na presença de um campo magnético externo, a ressonância de cíclotron domina nos espectros THz. Neste trabalho analisamos vários modos de ressonância (dipolo, quadrupolo, hexapolo e os modos com simetria azimutal) que podem existir no disco de grafeno em um arranjo com células unitárias quadradas periódicas. Calculamos as ressonâncias com magnetização por campo magnético externo DC variando até 3T e as comparamos com o caso da mesma estrutura sem magnetização, onde observou-se que a presença do campo magnético resulta no desdobramento de alguns modos ressonantes. As características ressonantes são obtidas numericamente usando o software COMSOL Multiphysics em dois estudos distintos e complementares: o regime de cálculo de autofrequência referente aos modos naturais de ressonância e o de excitação por onda plana (plane wave) com incidência normal. As condições de contorno Floquet nos quatro lados das células unitárias são usadas para simular a estrutura periódica no plano do grafeno. O lado da célula unitária (ou seja, o período da matriz) usado no cálculo numérico é A = 9µm, o raio do disco de grafeno é D = 3µm. O problema da excitação de alguns modos por incidência de onda plana é discutido do ponto de vista da simetria circular que, para gerar os picos de ressonância neste regime, precisou ser quebrada através de um corte sutil no formato de fenda retangular de tamanho Lx = 10nm por Ly = 550nm, partindo axialmente da borda. O disco é modelado como elemento bidimensional, e isso fornece uma boa aproximação da espessura atômica de uma única camada desse material. A condutividade é modelada pelo modelo semi-clássico de Drude. A discussão das propriedades do ressonador é cumprida em termos de correntes no grafeno e campos eletromagnéticos fora do grafeno. As aplicações potenciais dos resultados obtidos são rotadores Faraday e Kerr, filtros controláveis e absorvedores para circuitos fotônicos THz
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Análise teórica do problema de Weaver da falha infinita, modo TE magnetotelúrico
(Universidade Federal do Pará, 2003-02-14) GUIMARÃES, Raimundo Nonato Menezes; RIJO, Luiz; http://lattes.cnpq.br/3148365912720676
É apresentada uma solução totalmente analítica do modelo da falha infinita para o modo TE magnetotelúrico, levando em conta a presença do ar, utilizando como base o trabalho de Sampaio apresentado em 1985, que apresenta uma solução parcialmente analítica e parcialmente numérica – solução híbrida. Naquela solução foram aplicadas oito condições de contorno, sendo que em quatro delas foram encontradas inconsistências matemáticas que foram dirimidas com alterações adequadas nas soluções propostas por Sampaio. Tais alterações propiciaram a chegarse à solução totalmente analítica aqui apresentada. A solução obtida foi comparada com a solução de Weaver, com a de Sampaio e com o resultado do método numérico dos elementos finitos para contrastes de resistividade iguais a 2, 10 e 50. A comparação da solução analítica, para o campo elétrico normalizado, com a solução de elementos finitos mostra que a solução analítica proporcionou resultados mais próximos, em comparação aos fornecidos por Weaver e por Sampaio. Este é um problema muito difícil, aberto para uma solução analítica definitiva. A solução apresentada aqui é, nesta direção, um grande passo.
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Chaves ópticas compactas baseadas em ressoador magneto-óptico em cristal fotônico bidimensional
(Universidade Federal do Pará, 2014-08-08) ZIMMER, Daimam Darlam; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/3139536479960191
No presente trabalho, investigou-se três possibilidades de chaves ópticas (switches), baseadas em cristal fotônico, sendo duas destas construídas a partir de um material magnetoóptico, projetadas para operar na faixa de frequência óptica e a última por cilindros dielétricos, projetada para operar na faixa de frequência de terahertz, ambas constituídas de dois guias de onda acoplados a cavidade ressonante. As chaves ópticas constituídas de material magneto-óptico têm suas cavidades formadas por furos cilíndricos dispostos de forma a montar anéis concêntricos ao redor de um furo central, sendo a primeira com acoplados frontal dos guias de onda formado um ângulo de 180o entre si e alinhadas com a cavidade ressonante. A segunda, com acoplados lateral dos guias de onda a cavidade ressonante. São inseridos no material magneto-óptico bidimensional defeitos (furos formando uma rede triangular). A chave óptica, construída por cilindros dielétricos dispostos de forma a montar uma rede quadrada, tem sua cavidade constituída de um cilindro de Níquel-Zinco-Ferrite, e seus guias de onda formam um ângulo de 90o. Os dispositivos possuem dois estados, um estado onde há transmissão de sinal (estado on) e um estado onde ocorre o bloqueio do sinal (estado off ), sendo a transição entre os mesmos controlada a partir da variação de um campo magnético DC externo H0. O funcionamento dos dispositivos é baseado na orientação de um modo de dipolo, excitado na cavidade ressonante por um sinal eletromagnético, que entra por uma das portas do dispositivo. Para as duas chaves construídas de material magneto óptico, o estado on é obtido sem magnetização. Nesta situação, os nós do dipolo alinham-se de modo perpendicular ao eixo dos guias de onda, ocorrendo assim a transmissão de sinal, com baixas perdas de inserção, enquanto que no estado off com campo magnético externo diferente de zero, para o dispositivo com acoplamento frontal o modo dipolo sofre uma rotação por 90º e para o dispositivo com acoplamento lateral o modo dipolo apresenta uma rotação no sentido anti-horário interrompendo a transmissão do sinal, com alta isolação. Para a chave construída de cilindros dielétricos, o estado on é obtido com magnetização e o modo dipolo apresenta uma rotação no sentido horário transmitindo o sinal, enquanto que no estado off, sem campo magnético externo, o modo dipolo é estacionário, com os nós do modo dipolo alinhados com os guias de onda interrompendo a transmissão do sinal.
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Descargas parciais em barras estatóricas de hidrogeradores: modelagem por guia de onda e análise de um acoplador
(Universidade Federal do Pará, 2009-10-23) KAWAKATSU, Williams Massayuki; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/0684541646225359
Neste trabalho, tem-se como objetivo modelar as barras estatóricas de hidrogeradores por guias de onda multicamadas e estudar a aplicabilidade de um acoplador (sensor) para monitoramento das ocorrências de descargas parciais no interior dessas barras (mais precisamente, na sua camada isolante). Para isso, inicia-se por uma abordagem conceitual do fenômeno de descargas parciais, na qual é mostrada a importância do monitoramento das mesmas para identificar os sintomas de fragilidade dielétrica dos materiais isolantes dessas barras. Posteriormente, realiza-se uma apresentação sobre os métodos de monitoramento das descargas parciais, analisam-se os sinais de pulsos elétricos produzidos por elas e seus parâmetros típicos. Em seguida, estudam-se os modos de propagação de ondas eletromagnéticas produzidas pelas descargas parciais nas barras estatóricas de hidrogeradores, modelando-as por meio de guias de onda multicamadas. Para finalizar, apresenta-se um modelo de acoplador eletromagnético ou sensor, formado por uma linha de microfita, enfocando a sua aplicabilidade no sistema de monitoramento dessas ondas eletromagnéticas.
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Modelamento de sistemas móveis celulares em ambiente indoor usando equações parabólicas
(Universidade Federal do Pará, 2009-05-07) MÁGNO, Fátima Nazaré Baraúna; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Nos últimos anos, o avanço do sistema de comunicação digital sem fio foi notável. A comunicação sem fio em recinto fechado (indoor) é, hoje, um dos campos com mais rápido desenvolvimento. Há uma procura crescente em modelos de propagação que proporcionem eficiência e precisão. O estudo da radiopropagação nestes ambientes é muito importante para a determinação das perdas que ocorrem em ambientes indoor, pois qualquer objeto com dimensões na ordem de grandeza do comprimento de onda na faixa de comunicação móvel, pode atuar como uma fonte de interferência para as ondas eletromagnéticas. Dois tipos de modelos de propagação são muito usados para ambientes indoor, os empíricos e os determinísticos. Os primeiros estão baseados em fórmulas muito simples e diretas, fáceis de aplicar, porém proporcionam precisão local-específica. Os modelos determinísticos seguem princípios físicos de propagação de ondas eletromagnéticas - os mais populares são o ray tracing e a solução numérica das equações de Maxwell (equações elípticas e por aproximação, equações parabólicas). Nesta tese é proposto um modelo baseado no método de equações parabólicas, considerando-se pequenos ângulos (até 15°) e grandes ângulos (até 90°) de propagação. Para a solução da equação parabólica para pequenos ângulos de propagação, foi utilizado o esquema implícito de diferenças finitas do tipo Crank Nicolson; já para a solução da equação que considera grandes ângulos de propagação, foi utilizada a transformada de Fourier mista. Para validação do modelo proposto foram feitas campanhas de medições para frequências de 900 MHz e 2,4 GHz e os dados obtidos nestas campanhas foram comparados ao modelo proposto na tese. Além disto, o modelo em questão foi também comparado a alguns modelos existentes na literatura. Os resultados encontrados neste trabalho validam o modelo proposto como uma importante ferramenta para o cálculo da perda de propagação em ambientes indoor, com grande redução do esforço computacional e quantidade de memória necessária, quando comparado a outros métodos e ainda foi observado um melhor desempenho para grandes ângulos de propagação.
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Modelamento de sistemas móveis celulares em ambiente semi-confinado e misto usando equações parabólicas
(Universidade Federal do Pará, 2009-05-08) SOUZA, João Furtado de; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Nas últimas décadas, o uso da telefonia móvel tem se tornado de grande importância devido ao crescente aumento em seu uso, o que torna o seu estudo de grande relevância para resolver os problemas vindos deste aumento de demanda. Nesta Tese, é desenvolvido um modelo para o estudo da perda de propagação das ondas eletromagnéticas, usando o formalismo das equações parabólicas com aplicação em comunicação móvel em um ambiente semi-confinado e misto. O esquema de diferenças finitas de Crank-Nicolson é aplicado para resolver numericamente a equação parabólica. Foram consideradas, respectivamente, a propagação na direção paraxial de 15° e o índice de refração complexo. Para validar o método, foram feitas campanhas de medições na Avenida Braz de Aguiar, na cidade de Belém e nos municípios de Benfica e Marituba, na freqüência de 900 MHz, e em Barcarena e Abaetetuba na freqüência de 1,8 GHz. Os resultados foram validados com a comparação entre as simulações via Equações Parabólicas e as medidas obtidas nestes ambientes. Além do mais o modelo proposto foi comparado com outros da literatura e apresentou um bom desempenho. Uma extensão ao modelo foi a consideração para ângulos na direção paraxial até 90°. Neste caso foi usado a transformada de Fourier para a solução da Equação Parabólica (EP). Os resultados obtidos apresentaram um bom desempenho com melhoria nos resultados para grandes ângulos até 90°. O tempo de processamento computacional usando o formalismo da EP é bastante reduzido.
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Predição dos campos elétricos na faixa de ondas médias em ambiente rural utilizando equações parabólicas
(Universidade Federal do Pará, 2011-12-19) SILVA, Alan Teixeira da; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
O Brasil está realizando testes para selecionar o padrão de transmissão digital a ser adotado. Sistemas como Digital Radio Mondiale (DRM) e Rádio de Alta Definição (HD Radio), desenvolvido apenas para frequências abaixo de 30 MHz permitem a operação com largura de banda compatível com a utilizada no país, abrindo a possibilidade de coexistência de radiodifusão analógica e digital. Para qualquer sistema a ser adotado são necessários estudos que permitem uma melhor gestão do espectro eletromagnético, que exige conhecimento real do alcance do sinal. A propagação de ondas eletromagnéticas na faixa de ondas médias (MW) é caracterizada pela dependência do campo em relação aos parâmetros elétricos do solo. Para contribuir para o planejamento e adaptação do Plano Básico de Radiodifusão em Onda Média – PMWB, a inclusão de novas estações que operam principalmente em simulcast-canal, torna-se necessário desenvolver ferramentas que permitem a avaliação das características do solo onde não fornece dados precisos, permitindo uma revisão de modelos teóricos para prever a adoção, contribuindo para a implantação do rádio digital em nosso país. Este trabalho apresenta os resultados dos ensaios de campo realizados pela ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações) e Radiobrás para analisar um sistema de DRM (Digital Radio Mondiale) na faixa de ondas médias. Foi gerada uma potência de 50kW, com antenas omni-direcionais operando na frequência de 980kHz e utilizando um veículo de medição para recepção fixa e móvel. Várias vias radiais foram percorridas a partir do transmissor localizado em uma área urbana e rural nos entorno da capital do Brasil, Brasília. A partir desses dados é proposto um modelo para avaliação das características elétricas do solo correspondente ao campo elétrico, através da aplicação do método de Equações Parabólicas e comprovação da eficácia do modelo proposto.
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Propagação de ondas eletromagnéticas em meios com camadas múltiplas usando funções de Green diádicas e sua aplicação no modelamento de florestas
(Universidade Estadual de Campinas, 1982) CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; ROGERS, David Antony; GIAROLA, Attilio José; http://lattes.cnpq.br/7834721061998959
A propagação de ondas eletromagnéticas em meios com várias camadas horizontais é analisado neste trabalho. Os campos eletromagnéticos, em suas formas integrais, são obtidos' através das funções de Green diádicas dadas em termos de suas expansões em autofunções. São considerados casos de três e quatro camadas e uma generalização das funções de Green diádicas é proposta para o problema de N- camadas. É analisada a rádio-comunicação para o caso particular de um meio com três camadas, onde, nesta classe de problemas, o campo distante é dado principalmente pela onda lateral. É mostrado que esta onda pode ser reforçada através da-inclinação do dipolo, em uma posição que otimiza sua excitação. São apresentados resultados em termos da "rádio-perda", considerando-se florestas típicas, para os casos de dipolo vertical, horizontal e com inclinação otimizada. Neste trabalho é ainda proposto um modelo de quatro camadas dielétricas para analisar a propagação das ondas eletromagnéticas em florestas onde duas camadas dielétricas com perdas são usadas para representar as copas e os troncos das árvores. Estas camadas são colocadas sobre uma terra plana com condutividade finita. Os resultados teóricos para a "rádio-perda", considerando-se dipolos vertical e horizontal, apresentam boa concordância com os dados experimentais disponíveis, para as florestas consideradas. Para esta comparação os parâmetros da região das copas foram estimados