Antena de fenda para aplicações em micro-ondas de alta potência.

Abstract

Uma antena é um dispositivo capaz de radiar e receber ondas eletromagnéticas. A antena é a estrutura intermediária entre o espaço livre e o dispositivo de guiamento de uma onda eletromagnética. O objetivo desse trabalho é projetar uma antena de micro-ondas, utilizando um guia de ondas retangular WR284 como dispositivo de guiamento, operando no modo dominante (TE10), capaz de radiar altas potências em um meio externo com altas perdas dielétricas. O guia de ondas foi modelado e simulado no software COMSOL Multiphysics, com o objetivo de diminuir o coeficiente de reflexão, centralizando-o no Diagrama de Smith e maximizando dessa forma a transmissão de potência. Foi possível projetar uma antena que radia potência quando submersa em água e protegida por uma camada de teflon (material dielétrico de baixas perdas); no entanto, a antena apresentou reflexão acima do esperado na porta de acesso. É possível melhorar a reflexão ao utilizar uma técnica de casamento de impedância, mas que exige um material com propriedades dielétricas não encontradas em materiais comerciais. Uma outra abordagem considerou mudar o modo de propagação no trecho de guia para o transversal magnético, o que exige uma nova modelagem da antena.

An antenna is a device capable of emitting and receiving electromagnetic waves. The antenna serves as an intermediate structure between free space and the wave-guiding device. The aim of this study is to design a microwave antenna using a WR284 rectangular waveguide as a guiding device, operating in the dominant mode (TE10), capable of radiating high power in an external medium with high dielectric losses. The waveguide was modeled and simulated using COMSOL Multiphysics software, with the objective of minimizing the reflection coefficient and centralizing it on the Smith Chart, thereby maximizing power transmission. It was possible to design an antenna that radiates power when submerged in water and protected by a layer of Teflon (low-loss dielectric material); however, the antenna exhibited more reflection than expected at the input port. Improvement in reflection is possible by employing impedance matching techniques, but this requires a material with dielectric properties that are not found in commercial materials. Another approach considered changing the mode of propagation in the guide section to transverse magnetic, necessitating a new antenna modeling.