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ORCID:  http://orcid.org/0009-0005-0367-7783
Tipo de documento: Trabalho de Conclusão de Curso
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: antena de microfita de dupla polarização de alto ganho e banda larga baseada em perturbação modal e ressonadores de 𝜆/4
Autor: Sousa, Natanael Magalhães Lima de
Primer orientador: Santos, Renan Alves dos
Primer miembro de la banca: Carbonaro, Karine Barbosa
Segundo miembro de la banca: Brandão, Guilherme Lopes de Figueiredo
Resumen: Neste trabalho, apresentam-se o projeto, a análise e a validação experimental de uma antena de microfita quadrada de dupla polarização com largura de banda e ganho realizado aprimorados. A antena proposta opera em modos do tipo TM10 e TM01 modificados, os quais são excitados de forma independente por meio de duas portas ortogonais. O incremento de ganho é obtido pela incorporação de quatro vias metálicas posicionadas simetricamente entre o elemento radiador e o plano de terra; tal configuração perturba a distribuição do campo eletromagnético no substrato, tornando a antena eletricamente maior em relação ao comprimento de onda na frequência de ressonância. Simultaneamente, a ampliação da largura de banda é alcançada através de um sistema de alimentação composto por pares de ressonadores de linha de microfita de um quarto de comprimento de onda (𝜆𝑔/4). Estes ressonadores introduzem uma ressonância adicional vinculada à rede de alimentação, funcionando como um filtro integrado que, ao ser devidamente acoplado ao modo fundamental modificado do ressonador, resulta em uma expansão significativa da largura de banda de impedância. Diferentemente de abordagens convencionais, este trabalho integra ambas as técnicas em uma única arquitetura de dupla polarização, preservando a compacidade e o baixo perfil da estrutura. O processo de design foi otimizado via método de elementos finitos (FEM), seguido pela fabricação e caracterização de um protótipo em substrato Rogers CuClad 250GX. Os resultados experimentais demonstraram excelente concordância com as predições computacionais. O dispositivo final alcança uma largura de banda de aproximadamente 7,5% (6,93–7,47 GHz) para |𝑆𝑛𝑛| ≤ −10 dB. Na frequência de operação de 7,25 GHz, a antena exibe ganho realizado de pico de 10,3 dBi, isolamento entre portas superior a 25,0 dB e discriminação de polarização cruzada de 22,2 dB. Adicionalmente, análises em domínio do tempo confirmam que os parâmetros dispersivos e o atraso de grupo da estrutura não impõem limitações significativas ao desempenho de sistemas de comunicação digital.
Abstract: This work presents the design, analysis, and experimental validation of a dual-polarized square microstrip patch antenna with enhanced bandwidth and realized gain. The proposed antenna operates under modified TM10 and TM01 modes, which are independently excited through two orthogonal feed ports. The gain enhancement is achieved by incorporating four metallic vias symmetrically positioned between the radiator and the ground plane; this configuration perturbs the electromagnetic field distribution within the substrate, making the antenna electrically larger relative to the resonant wavelength. Simultaneously, bandwidth enhancement is attained through a feeding system composed of pairs of quarter-wavelength (𝜆𝑔/4) microstrip line resonators. These resonators introduce an additional resonance associated with the feed network, functioning as an integrated filter that, when properly coupled to the modified fundamental mode of the patch, results in a significant expansion of the impedance bandwidth. Unlike conventional approaches, this work integrates both techniques into a single dual-polarization architecture while maintaining the structure’s compactness and low profile. The design process was optimized using the Finite Element Method (FEM), followed by the fabrication and characterization of a prototype on a Rogers CuClad 250GX substrate. Experimental results demonstrated excellent agreement with computational predictions. The final device achieves a fractional bandwidth of approximately 7.5% (6.93–7.47 GHz) for |𝑆𝑛𝑛| ≤ −10 dB. At the 7.25 GHz operating frequency, the antenna exhibits a peak realized gain of 10.3 dBi, port-to-port isolation greater than 25.0 dB, and cross-polarization discrimination of 22.2 dB. Additionally, time-domain analyses confirm that the dispersive parameters and group delay of the structure do not impose significant limitations on digital communication system performance.
Palabras clave: Alto ganho
Antena de microfita
Banda larga
Dupla polarização
Perturbação de modos
Ressonador de um quarto de onda.
Área (s) del CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::TEORIA ELETROMAGNETICA, MICROONDAS, PROPAGACAO DE ONDAS, ANTENAS
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Cita: SOUSA, Natanael Magalhães Lima de. Antena de microfita de dupla polarização de alto ganho e banda larga baseada em perturbação modal e ressonadores de 𝜆/4. 2026. 41 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações) – Universidade Federal de Uberlândia, Patos de Minas, 2026.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49254
Fecha de defensa: 29-jul-2026
Aparece en las colecciones:TCC - Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações (Patos de Minas)

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