Linhas de transmissão não lineares para geração de RF aplicáveis em sistemas de VHF

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Lauro Paulo da Silva Neto
• Orientador(a): José Osvaldo Rossi
• Banca de defesa: Elizete Gonçalves Lopes Rangel, Olympio Lucchini Coutinho, Carlos Marcelo Gurjão de Godoy
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais
• País: BR
• Resumo em Inglês: In this D. Phil. Thesis, the objective is the construction of a high power NLTL - Nonlinear Transmission Lines for aerospace and military applications. The scientific contributions consist of using the ceramic based on lead-zirconate-titanate (PZT) as nonlinear dielectric in the NLTL for high power RF generation. The basic concepts about NLTLs and their applications in aerospace and military environment are presented in the introduction. The nonlinear components used to build lines of low and high power are described in the second chapter. The third chapter deals with the high power components characterization as a function of the DC voltage, DC current and frequency. The characterizations are performed to determine the behavior of the line components (capacitors, inductors and ferrites) monitoring key parameters such as: permittivity, permeability and losses as a function of the applied voltage, current and frequency, respectively. In the fourth chapter the results obtained in the characterizations, constructions, simulations of the NLTLs are presented as well the discussion. As preliminary study, low power NLTLs were projected, build and simulated using varactor diodes as nonlinear elements. These low power NLTLs have generated oscillations in the range of 300-400 MHz, which is higher than the state of art 250 MHz value already reported using varying capacitance diode lines to the knowledge of the author. For high power NLTLs built on printed circuit boards ceramic capacitors based on barium titanate (BT) and lead zirconate titanate (PZT) were used as nonlinear dielectric. The experimental and simulation results confirm that for high frequency soliton generation (> 50 MHz) a dielectric with strong nonlinearity factor (> 60 \%) and an input pulse generator with fast rise time (< 10 ns) are needed for the NLTL construction. The new result obtained was the RF generation using a PZT based dielectric NLTL, achieving oscillations of the order of 2 MHz.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/03.28.21.04

Nesta tese de doutorado o objetivo é a construção de uma LTNL - linha de transmissão não linear de alta potência para aplicações aeroespaciais e militares. A contribuição científica consiste no emprego da cerâmica à base de chumbo, zircônia e titânio - PZT, como meio dielétrico não linear em uma LTNL para a produção de RF em alta potência. Na introdução são apresentados os conceitos básicos destas LTNLs e suas aplicações no ambiente aeroespacial e militar. No segundo capítulo, são apresentados os fundamentos dos componentes não lineares utilizados para construção das linhas de baixa e alta potência. O terceiro capítulo aborda a caracterização dos componentes de alta potência em função da tensão DC, corrente DC e em frequência. A caracterização é utilizada para determinar o comportamento dos componentes da linha (capacitores, indutores e contas de ferrita) monitorando parâmetros importantes tais como: permissividade, permeabilidade e perdas em função da tensão, corrente e frequência, respectivamente. No quarto capítulo são apresentados os resultados, obtidos nas caracterizações, construções e simulações das LTNLs bem como a discussão. Como estudo preliminar, LTNLs de baixa potência foram projetadas, construídas e simuladas utilizando-se os diodos varactores como elementos não lineares. Esta LTNLs de baixa potência produziram oscilações na faixa de 300-400 MHz, o que é maior que o valor de estado da arte de 250 MHz já reportado usando linhas com diodos de capacitância variável conhecida pelo autor. Para as LTNLs de alta potência, construídas em placas de circuito impresso foram utilizados capacitores cerâmicos à base de titanato de bário (BT) ou titanato zirconato de chumbo (PZT) como meio dielétrico não linear. Os resultados experimentais e de simulações mostraram que para a geração de sólitons em alta frequência (> 50 MHz) são necessários na construção da LTNL, dielétricos com alto fator de não linearidade (> 60 \%) e geradores de pulso com rápido tempo de subida de pulso (< 10 ns). O resultado inédito foi à produção de RF em uma LTNL com dielétricos a base de PZT, alcançando oscilações da ordem de 2 MHz.