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https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/844634| Título: | Caracterização dielétrica de metamateriais para aplicações em dispositivos absorvedores de radiação eletro-magnética |
| Autor(es): | Santos, José Carlos Araujo dos Saunders Filho, Cláudio Augusto Barreto |
| Autor(es): | Matias, Marcelo da Silva |
| Orientador(es): | Santos, José Carlos Araujo dos Saunders Filho, Cláudio Augusto Barreto |
| Palavras-chave: | Caracterização dielétrica Materiais absorvedores Metamateriais |
| Data do documento: | 2019 |
| Editor: | Instituto Militar de Engenharia (IME) |
| Descrição: | Com
o
advento
dos
metamateriais,
inúmeras
inovações
na
área
do
eletromagnetismo
passaram
a
ser
observadas,
como
a
construção
de
dispositivos
que
possuem
permissividade
ou
permeabilidade
negativa,
ou
mesmo
dispositivos
que
possuem
ambas
negativas.
As
pesquisas
de
metamateriais
ainda
são
recentes
e
poucos
são
os
trabalhos
que
tratam
sobre
a
metodologia
de
caracterização
dielétrica
desses
dispositivos.
Estudos
sobre
absorvedores,
metamateriais
e
sua
caracterização
têm
recebido
sensível
importância
por
parte
das
indústrias
de
defesa,
empresas
de
material
militar
e
institutos
de
pesquisas
e
desenvolvimento,
posto
que
os
metamateriais
têm
substituído
diversos
materiais
naturais
em
vasta
gama
de
aplicações
de
dispositivos
de
micro-ondas.
Este
trabalho
apresenta
um
estudo
sobre
a
caracterização
de
metamateriais
absorvedores
de
radiação
eletromagnética.
Inicialmente,
uma
análise
detalhada
sobre
os
métodos
de
caracterização
eletromagnética
e
as
suas
principais
características
é
realizada.
Durante
o
pro cesso
de
coletânea
dos
métodos
de
caracterização
dielétrica,
as
características
das
amostras
a
serem
medidas,
as
peculiaridades
da
calibração
e
montagem
de
dispositivos
de
medidas
são
exploradas
de
forma
a
se
criar
uma
metodologia
de
determinação
de
qual
é
o
método
mais
adequado
para
medir-se
uma
amostra
disponível.
De
maneira
inversa,
também
são
discutidas
quais
seriam
as
amostras
que
poderiam
ser
medidas
com
um
dispositivo
de
medidas
já
adquirido
em
determinado
laboratório.
Algoritmos
de
conversão
de
parâmetros
de
espalhamento
em
permissividade
e
permeabilidade
são
apresentados
com
o
objetivo
de
facilitar
a
compreensão
dessa
fundamental
atividade
do
processo
de
caracterização
dos
metamateriais.
Como
complemento,
os
métodos
da
linha
de
transmissão
e
do
espaço
livre
têm
sua
fundamentação
teórica
apresentada
de
forma
a
possibilitar
a
determinação
dos
tensores
de
permissividade
e
de
permeabilidade
de
amostras
anisotrópicas.
Finalmente,
a
caracterização
dielétrica
de
absorvedores
é
implementada
empregando
a
teoria
desenvolvida,
de
forma
a
buscar
obter-se
as
propriedades
das
amostras
de
absorve-
dores
naturais
e
de
absorvedores
baseados
em
metamateriais
disponíveis.
Os
absorvedores
naturais
apresentaram
valores
positivos
para
a
permissividade
elétrica
real
e
imaginária
medidas.
A
amostra
de
metamaterial
caracterizada
apresentou
permissividade
negativa.
To dos
os
absorvedores
medidos
são
não
magnéticos,
posto
que
apresentaram
permeabilidade
magnética
igual
a
um,
com
permeabilidade
imaginária
nula.
Embora
tenham
sido
empregados
métodos
para
a
determinação
de
tensores
das
amostras
medidas,
nenhuma
delas
apresentou
anisotropia.
Ambas
as
medidas
foram
realizadas
na
faixa
de
8,2
a
12,4
GHz. Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Engenharia de Defesa do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Defesa. |
| Abstract: | With the advent of metamaterials, innumerable innovations in the eld of electro- magnetism have come to b e observed, such as the construction of devices that have ne- gative p ermittivity or p ermeability or even devices that have b oth negative. Research on metamaterials is still recent and there are few studies on the dielectric characterization metho dology of these devices. Studies on absorb ers, metamaterials and their characte- rization have received signi cant imp ortance from defense industries, military hardware companies and research and development institutes, as metamaterials have replaced many natural materials in a wide range of microwave device applications. Brazilian Navy Elec- tronic Warfare Center and the Brazilian Navy Research Institute have b een working to meet the recent demands addressed by the Navy Science and Technology Policy. This work adresses a study ab out the characterization of electromagnetic radiation absorbing metamaterials. Initially, a detailed analysis of the electromagnetic characteriza- tion metho ds and their main characteristics is p erformed. During the pro cess of collecting the dielectric characterization metho ds, the characteristics of the samples to b e measured, the p eculiarities of calibration and measurement setups are explored in order to create a metho dology to determine which is the most appropriate metho d to measure an available sample. Conversely, it is also discussed which samples could b e measured with an already purchased setup in a given lab oratory. Algorithms for scattering parameter conversion into p ermittivity and p ermeability are presented with the ob jective of facilitating the com- prehension of this fundamental activity of the metamaterials characterization pro cess. As a complement, the transmission line and free space metho ds have their theoretical foun- dation presented in order to allow the determination of the p ermittivity and p ermeability tensors of anisotropic samples. Finally, the dielectric characterization of absorb ers is im- plemented using the develop ed theory, in order to obtain the prop erties of samples of available natural absorb ers and metamaterial based absorb ers. Natural absorb ers showed p ositive values for the real and imaginary electrical p ermeability measured. The cha- racterized metamaterial sample presented negative p ermittivity. All absorb ers measured are non-magnetic, since they had magnetic p ermeability equal to one, with no imaginary p ermittivity. From the comparison of the absorbance obtained for samples of natural ma- terials and samples of metamaterials, it was found that absorb ers based on metamaterials have higher absorption e ciency. Although metho ds were used to determine tensors of the measured samples, none of them presented anisotropy. Both measures were taken from 8,2 to 12,4 GHz. |
| Tipo de Acesso: | Acesso aberto |
| URI: | http://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/844634 |
| Tipo: | Dissertação |
| Aparece nas coleções: | Operações Navais: Coleção de Dissertações |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| Dissertacao_CFMatias.pdf | 11,67 MB | Adobe PDF |  Visualizar/Abrir |
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