Instrumento para caracterização multidimensional de metasuperfícies

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Gounella, Rodrigo Henrique
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: 5G communication; caracterização; characterization; comunicação 5G; instrumentação; instrumentation; metamateriais; metamaterials; metasuperfícies; metasurfaces; micro-ondas; microwaves; millimeter waves; ondas milimétricas
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18152/tde-08112023-102526/

Nesta tese, aprofundamos a investigação sobre as metasuperfícies, destacando seu inegável potencial na manipulação sofisticada de ondas eletromagnéticas. O cerne do nosso trabalho centra-se no desenvolvimento e apresentação de um inovador instrumento destinado especificamente à caracterização minuciosa de metasuperfícies. O espectro em que focamos nossos esforços é o das micro-ondas, com ênfase especial na banda Ka. As metasuperfícies, estrategicamente projetadas para alterar e controlar a propagação de ondas eletromagnéticas, emergem como ferramentas cruciais que prometem aperfeiçoar a eficiência das antenas. Esse aprimoramento é particularmente relevante nos sistemas de telecomunicações de ponta, exemplificados pela tecnologia 5G. Contudo, a complexidade inerente a estas estruturas torna sua caracterização um desafio exigente. Em resposta a esses desafios, propomos um instrumento avançado, totalmente automatizado e com 4 eixos de operação. Uma característica distintiva deste instrumento é a sua integração com a impressão 3D, uma técnica que possibilita a concepção de estruturas de grande complexidade, como as metasuperfícies. Através dele, conseguimos caracterizar, de maneira bem-sucedida, uma metalente meticulosamente projetada para a modulação de sinais na frequência de 30GHz, com uma distância focal definida em 20cm. Os resultados obtidos foram robustos e abrangentes: perfis de distribuição de intensidade tanto em 2D quanto em 3D foram mapeados, e os parâmetros-chave, que incluem um ganho de 8,05dB, profundidade de foco de 3dB fixada em 11cm, e uma largura a meia altura de 2,17cm, foram diligentemente extraídos. É digno de nota que nossas medições apresentaram uma congruência marcante com os cálculos teóricos de difração, oriundos de simulações computacionais, solidificando ainda mais a confiabilidade e eficácia do nosso instrumento. Em última análise, o trabalho aqui apresentado não apenas contribui de forma substancial para as técnicas de caracterização no âmbito das metasuperfícies de micro-ondas, mas também lança luz sobre os caminhos promissores que se abrem para os sistemas de comunicação que operam na região de ondas milimétricas.