Design and experimental characterization of a metamaterial-assisted monopole antenna

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Lima, Larissa Cristiane Paiva de Sousa
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-12112014-080528/
Resumo: In recent years a new class of materials, the metamaterials, has emerged in the scientific community. The use of these materials makes possible to achieve unique electromagnetic properties, such as the negative refractive index. Today there exist several applications that take advantage of these special properties, such as sensors, antennas and invisibility cloaks, aiming at improving their intrinsic characteristics. Based on these considerations, this project aims at developing metamaterials structures to control the radiation properties of antennas in the microwave range, such as gain and directivity. More specifically, it was also chosen chiral metamaterials, mainly due to the phenomenon of electromagnetic field rotation which opens the possibility to control efficiently the radiation properties of antennas. In addition, chiral metamaterials, which have proved to be a more attractive alternative to obtain negative or zero refractive index, enable a greater degree of freedom in the design of different structures. This work encompasses all different phases of the structure design, namely: project, computational modeling, fabrication, and characterization of the proposed structures. We show improvements for the gain that in some cases reaches more than the double of the conventional monopole antenna gain and for the return loss parameter, which reaches minimum values. We also could maintain good efficiency and improve the input impedance matching. Finally, it is worth mentioning that this new technology also has the great potential to be applied in the telecommunication devices, particularly to improve communications based on antennas.
id USP_d2f44f835b87c897e715d0544ba4b8c2
oai_identifier_str oai:teses.usp.br:tde-12112014-080528
network_acronym_str USP
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository_id_str
spelling Design and experimental characterization of a metamaterial-assisted monopole antennaProjeto e caracterização experimental de antena monopolo assistida por metamateriaisAntenasAntennasChiral metamaterialsElectromagnetic theoryÍndice de refração zero e negativoMetamateriaisMetamaterialsMicro-ondasMicrowavesNegative and near zero index of refractionQuiraisTelecommunicationsTelecomunicaçõesTeoria eletromagnéticaIn recent years a new class of materials, the metamaterials, has emerged in the scientific community. The use of these materials makes possible to achieve unique electromagnetic properties, such as the negative refractive index. Today there exist several applications that take advantage of these special properties, such as sensors, antennas and invisibility cloaks, aiming at improving their intrinsic characteristics. Based on these considerations, this project aims at developing metamaterials structures to control the radiation properties of antennas in the microwave range, such as gain and directivity. More specifically, it was also chosen chiral metamaterials, mainly due to the phenomenon of electromagnetic field rotation which opens the possibility to control efficiently the radiation properties of antennas. In addition, chiral metamaterials, which have proved to be a more attractive alternative to obtain negative or zero refractive index, enable a greater degree of freedom in the design of different structures. This work encompasses all different phases of the structure design, namely: project, computational modeling, fabrication, and characterization of the proposed structures. We show improvements for the gain that in some cases reaches more than the double of the conventional monopole antenna gain and for the return loss parameter, which reaches minimum values. We also could maintain good efficiency and improve the input impedance matching. Finally, it is worth mentioning that this new technology also has the great potential to be applied in the telecommunication devices, particularly to improve communications based on antennas.Nos últimos anos uma nova classe de materiais, os metamateriais, emergiu na comunidade científica. O uso desses materiais torna possível alcançar propriedades eletromagnéticas singulares, como o índice de refração negativo. Hoje existem vastas aplicações que usufruem destas propriedades especiais, como os sensores, mantas de invisibilidade e antenas, onde se procura o aperfeiçoamento de suas características intrínsecas. Com base nestas considerações, este projeto buscou desenvolver estruturas metamateriais para controle das propriedades de radiação de antenas na faixa de micro-ondas, tais como diretividade e ganho. Mais especificamente, foram utilizados os metamateriais quirais, principalmente devido ao fenômeno de rotação do campo eletromagnético que abre a possibilidade de controle mais eficiente das propriedades de radiação de antenas. Além disso, os metamateriais quirais, por se mostrarem uma alternativa mais atraente para se obter meios com índice de refração zero ou negativo, possibilitam um maior grau de liberdade no projeto de diferentes estruturas. Este trabalho contempla, ainda, todas as etapas de projeto de tais estruturas, quais sejam: projeto, modelagem computacional, fabricação, e caracterização das estruturas. Mostramos melhorias para o ganho que, em alguns casos, chega a mais do que o dobro do ganho da antena monopolo convencional e para o parâmetro de perda de retorno, que atinge valores mínimos. Nós também mantivemos uma boa eficiência e melhoramos o casamento de impedância de entrada. Finalmente, vale salientar que essa nova tecnologia também apresenta grande potencial de ser aplicada em dispositivos de telecomunicações, com o intuito de aprimorar a comunicação baseada em antenas.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBorges, Ben-Hur VianaLima, Larissa Cristiane Paiva de Sousa2014-09-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-12112014-080528/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2016-07-28T16:11:55Zoai:teses.usp.br:tde-12112014-080528Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212016-07-28T16:11:55Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
dc.title.none.fl_str_mv Design and experimental characterization of a metamaterial-assisted monopole antenna
Projeto e caracterização experimental de antena monopolo assistida por metamateriais
title Design and experimental characterization of a metamaterial-assisted monopole antenna
spellingShingle Design and experimental characterization of a metamaterial-assisted monopole antenna
Lima, Larissa Cristiane Paiva de Sousa
Antenas
Antennas
Chiral metamaterials
Electromagnetic theory
Índice de refração zero e negativo
Metamateriais
Metamaterials
Micro-ondas
Microwaves
Negative and near zero index of refraction
Quirais
Telecommunications
Telecomunicações
Teoria eletromagnética
title_short Design and experimental characterization of a metamaterial-assisted monopole antenna
title_full Design and experimental characterization of a metamaterial-assisted monopole antenna
title_fullStr Design and experimental characterization of a metamaterial-assisted monopole antenna
title_full_unstemmed Design and experimental characterization of a metamaterial-assisted monopole antenna
title_sort Design and experimental characterization of a metamaterial-assisted monopole antenna
author Lima, Larissa Cristiane Paiva de Sousa
author_facet Lima, Larissa Cristiane Paiva de Sousa
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Borges, Ben-Hur Viana
dc.contributor.author.fl_str_mv Lima, Larissa Cristiane Paiva de Sousa
dc.subject.por.fl_str_mv Antenas
Antennas
Chiral metamaterials
Electromagnetic theory
Índice de refração zero e negativo
Metamateriais
Metamaterials
Micro-ondas
Microwaves
Negative and near zero index of refraction
Quirais
Telecommunications
Telecomunicações
Teoria eletromagnética
topic Antenas
Antennas
Chiral metamaterials
Electromagnetic theory
Índice de refração zero e negativo
Metamateriais
Metamaterials
Micro-ondas
Microwaves
Negative and near zero index of refraction
Quirais
Telecommunications
Telecomunicações
Teoria eletromagnética
description In recent years a new class of materials, the metamaterials, has emerged in the scientific community. The use of these materials makes possible to achieve unique electromagnetic properties, such as the negative refractive index. Today there exist several applications that take advantage of these special properties, such as sensors, antennas and invisibility cloaks, aiming at improving their intrinsic characteristics. Based on these considerations, this project aims at developing metamaterials structures to control the radiation properties of antennas in the microwave range, such as gain and directivity. More specifically, it was also chosen chiral metamaterials, mainly due to the phenomenon of electromagnetic field rotation which opens the possibility to control efficiently the radiation properties of antennas. In addition, chiral metamaterials, which have proved to be a more attractive alternative to obtain negative or zero refractive index, enable a greater degree of freedom in the design of different structures. This work encompasses all different phases of the structure design, namely: project, computational modeling, fabrication, and characterization of the proposed structures. We show improvements for the gain that in some cases reaches more than the double of the conventional monopole antenna gain and for the return loss parameter, which reaches minimum values. We also could maintain good efficiency and improve the input impedance matching. Finally, it is worth mentioning that this new technology also has the great potential to be applied in the telecommunication devices, particularly to improve communications based on antennas.
publishDate 2014
dc.date.none.fl_str_mv 2014-09-24
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-12112014-080528/
url http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-12112014-080528/
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv
dc.rights.driver.fl_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.coverage.none.fl_str_mv
dc.publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
dc.source.none.fl_str_mv
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
instname:Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
instname_str Universidade de São Paulo (USP)
instacron_str USP
institution USP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)
repository.mail.fl_str_mv virginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.br
_version_ 1815258148496211968