Síntese de antenas para controle de campos e polarizações

Abstract

Este trabalho tem por objetivo desenvolver um procedimento para o controle de campos elétricos em vários pontos no espaço com um conjunto de antenas tridimensionais. Inicialmente foram usadas antenas dipolos ideais, e posteriormente, antenas cornetas piramidais para demostrar que antenas reais podem ser implementadas para este objetivo. É demostrado que a nova metodologia de controle de campos pode ser usada para a transmissão de informação em sinais digitais, bem como a multiplexação por divisão espacial, minimizando a interferência por posição espacial dos pontos de observações ou recepções. As interferências podem ter uma maior redução se forem usadas também polarizações 3D ortogonais entre usuários próximos. Dessa forma, pode-se aumentar a quantidade de usuários numa dada região com os mesmos recursos de tempo e frequência. É demonstrado que regiões são formadas onde a interferência entre os usuários é pequena. Visto que na literatura são encontradas aplicações para campos nós toroidais, é mostrado que o controle de campos gerados pelo conjunto de antenas tridimensionais podem ter outras aplicações: a geração de polarizações e linhas de campos nós toroidais. São discutidas duas formas de geração de polarizações nós torodais: a metodologia de controle de campos e a outra mais direta pela geração de campos com múltiplas freqüências de uma fundamental, sendo esta adotada para obter os resultados. Por fim, para a geração de linhas de campos nós toroidais, é apresentada a forma de geração pelo uso da metodologia de controle campos. A originalidade e importância deste trabalho consistem no desenvolvimento e introdução de métodos de síntese de antenas para o controle de campos e polarizações, incluindo as propostas tridimensionais e sua possível ortogonalização. Em especial, a importância desta tese é elucidada na aplicação dos novos resultados em Telecomunicações sem fio, em um cenário de transmissão de informação com modulação ASK e multiplexação SDMA, bem como na geração de linhas de campos nós toroidais, os quais podem ser encontrados na natureza ao redor de planetas, estrelas, em confinamento de plasma e em dispositivos de ressonância magnética nuclear. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work aims to develop a procedure for electric fields control in infinite points in space with an array of three-dimensional antennas. Initialy, ideal dipole antennas were used, and thereafter pyramidal horn antennas were used to demonstrate that real antennas can be implemented for this purpose. It is shown that the new method of fields control can be used for the transmission of information into digital signals as well as spatial division multiplexing, minimizing interference by spatial position of the observations or receptions points. Interference may have a greater reduction if 3D orthogonal polarizations are also used between nearby users. Thus, the number of users in a given region can be increased with the same frequency and time resources. It is demonstrated that regions are formed where the interference between users is small. Since in the literature are found applications for torus-knotted fields, it is shown that the fields control generated by the array of three-dimensional antennas may have other applications: the generation of torus-knotted polarization and field line. Two ways of generating torus-knotted polarization are discussed: the method of field control and other more direct by the generation of multiple frequency fields in respect of a fundamental, being this adopted to obtain the results. Finally, the method of field control is used to show a way to generate torus-knotted field lines. The originality and importance of this work are the development and introduction of methods for synthesis of antennas for the field controls and polarizations, including three-dimensional proposals and their orthogonalization possibility. In particular, the importance of this thesis is elucidated in applications of wireless telecommunications, in a scenario of transmission of information with ASK modulation and SDMA multiplexing, as well as the generation of toroidal field lines, which can be found in nature around planets, stars, in plasmas confinement and nuclear magnetic resonance devices.