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http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/42331
Title: | Desenvolvimento de um absorvedor inspirado na forma de Oxalis tetraphylla utilizando metassuperfície e superfície seletiva em frequência. |
Other Titles: | Development of an absorber inspired by the shape of Oxalis tetraphylla using metasurface and frequency selective surface. |
???metadata.dc.creator???: | SOUZA, Juliete da Silva. |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | SERRES, Alexandre Jean René. |
???metadata.dc.contributor.advisor2???: | CAMPOS, Antônio Luiz Pereira de Siqueira. |
???metadata.dc.contributor.referee1???: | ASSIS, Francisco Marcos de. |
???metadata.dc.contributor.referee2???: | QUEIROZ, Wamberto José Lira de. |
???metadata.dc.contributor.referee3???: | GOMES NETO , Alfredo. |
Keywords: | Absorvedor baseado em metamaterial;Superfície Seletiva em Frequência (FSS);Frequências próximas;Oxalis tetraphylla;Metamaterial-based absorber;Frequency Selective Surface (FSS);Near frequencies;Oxalis tetraphylla |
Issue Date: | 11-Jun-2025 |
Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
Citation: | SOUZA, Juliete da Silva. Desenvolvimento de um absorvedor inspirado na forma de Oxalis tetraphylla utilizando metassuperfície e superfície seletiva em frequência. 2025. 135 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2025. |
???metadata.dc.description.resumo???: | Este trabalho apresenta uma nova estrutura absorvedora do tipo absorve/transmite, inspirada na geometria da planta Oxalis tetraphylla. O absorvedor é constituído por uma metassuperfície de meio efetivo combinada com uma Superfície Seletiva em Frequência (FSS) do tipo patch, que substitui o plano de terra tradicional utilizado em projetos de metassuperfícies absorvedoras. A primeira fase do projeto inclui o desenvolvimento de uma FSS projetada para operar em 1,6 GHz, 2,5 GHz e 3,5 GHz, cujos resultados experimentais indicam frequências de ressonância em 1,62 GHz, 2,47 GHz e 3,43 GHz. A FSS demonstra independência de polarização, estabilidade angular para incidências de até 30° e bandas de frequência espaçadas, com razões de frequência de 1,52 e 1,39, ambas inferiores a 2. Na segunda fase, são adicionadas aberturas diagonais à geometria para aprimorar a absorção eletromagnética e otimizar o casamento de impedância. Esse design proporciona maior flexibilidade, melhor aproveitamento do espaço na célula unitária e um ajuste mais preciso à resposta multibanda em frequências próximas. Um protótipo do absorvedor, é fabricado em um arranjo de 5 × 5 células unitárias com dimensões totais de 260 mm × 260 mm, é testado na faixa de 1 GHz a 4 GHz no laboratório GTEMA/IFPB. As medições são realizadas utilizando um analisador de rede vetorial e antenas corneta de banda ultralarga. O absorvedor atingi picos máximos de absorção de 98,66%, 99,67% e 98,62% nas frequências de 1,65 GHz, 2,4 GHz e 3,51 GHz, respectivamente. As razões de frequência de absorção foi de 1,45 (entre segunda e a primeira) e 1,46 (entre a terceira e a segunda), mantendo-se abaixo de 2 e confirmando a obtenção de bandas de absorção próximas. A estrutura proposta demonstra independência de polarização, estabilidade angular para ângulos oblíquos de até 30° e operação eficiente nas bandas S e C. Na banda S (por exemplo, 1,65 GHz), é adequado para comunicações por satélite, GPS e aplicações militares, enquanto na banda C, é ideal para redes Wi-Fi (2,4 GHz) e sistemas 5G (3,51 GHz). |
Abstract: | This work presents a novel absorber structure of the absorb/transmit type, inspired by the geometry of the Oxalis tetraphylla plant. The absorber is composed of an effective medium metasurface combined with a patch-type Frequency Selective Surface (FSS), which replaces the traditional ground plane used in conventional metasurface absorber designs. The first phase of the project involves the development of an FSS designed to operate at 1.6 GHz, 2.5 GHz, and 3.5 GHz. Experimental results indicate resonance frequencies at 1.62 GHz, 2.47 GHz, and 3.43 GHz. The FSS demonstrates polarization independence, angular stability for incident angles up to 30°, and spaced frequency bands with frequency ratios of 1.52 and 1.39, both below 2. In the second phase, diagonal slots are added to the geometry to enhance electromagnetic absorption and optimize impedance matching. This design offers greater flexibility, improved utilization of the unit cell area, and a more precise tuning of the multiband response at closely spaced frequencies. A prototype of the absorber, fabricated as a 5 × 5 array of unit cells with total dimensions of 260 mm × 260 mm, was tested in the 1 GHz to 4 GHz range at the GTEMA/IFPB laboratory. Measurements were carried out using a vector network analyzer and ultra-wideband horn antennas. The absorber achieved peak absorption levels of 98.66%, 99.67%, and 98.62% at 1.65 GHz, 2.4 GHz, and 3.51 GHz, respectively. The frequency absorption ratios were 1.45 (between the second and the first) and 1.46 (between the third and the second), remaining below 2, thereby confirming the achievement of closely spaced absorption bands. The proposed structure exhibits polarization independence, angular stability for oblique incidences up to 30°, and efficient operation in both the S and C bands. In the S band (e.g., 1.65 GHz), it is suitable for satellite communications, GPS, and military applications, while in the C band, it is ideal for Wi-Fi networks (2.4 GHz) and 5G systems (3.51 GHz). |
Keywords: | Absorvedor baseado em metamaterial Superfície Seletiva em Frequência (FSS) Frequências próximas Oxalis tetraphylla Metamaterial-based absorber Frequency Selective Surface (FSS) Near frequencies Oxalis tetraphylla |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia Elétrica. |
URI: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/42331 |
Appears in Collections: | Doutorado em Engenharia Elétrica. |
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