Laboratório Maxwell
Micro-ondas e Eletromagnetismo Aplicado
Micro-ondas e Eletromagnetismo Aplicado
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Dias 18, 19 e 20 de outubro, das 14h00 às 21h00, no Campus Cubatão do IFSP
O Antenna Design Challenge 2023 (ADC’23) é um desafio no formato de evento a ser realizado durante o Workshop de Micro-ondas (WMO) promovido pelo Laboratório James Clerk Maxwell de Micro-ondas e Eletromagnetismo Aplicado (LabMax) do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), com o apoio científico da Sociedade Brasileira de Micro-ondas e Optoeletrônica e do IEEE Antennas and Propagation Society Northeast Brazil Section, de forma totalmente gratuita, para proporcionar aos participantes um ambiente de troca de informações e experiências, bem como para conduzir-lhes a uma experiência educativa em projeto de antenas.
Nesta edição os participantes deverão projetar uma antena patch que opere em 1,75GHz, feita em placa de FR4 de 1,6mm de espessura e alimentada por um conector SMA de 50Ω fêmea como ilustrado na figura.
Conector SMA fêmea
1 de outubro de 2023
No final da competição, o participante poderá ser premiado com:
Uma unidade do Osciloscópio Digital Portátil, ET120M de 500 MS/s de taxa de amostragem e 120MHz, tela LCD com 2,4 polegadas, 320 x 240 pixels, colorida, possui saída de sinal de onda quadrada, pode apresentar na tela 12 diferentes tipos de medidas, dentre elas: Vpp, Vrms, Vavg, Vp, Vmax, Vmin, F, T, possui ajuste de sincronismo de onda, tais como: base de tempo, amplitude, inclinação do gatilho e sensibilidade vertical; possui três modos de varredura: automático, normal e único; pode armazenar formas de onda; Design compacto e portátil, com capa protetora de silicone, resistente e durável, é equipado com bateria de lítio recarregável, com duração de 6 horas de operação contínua.
Uma unidade do Multímetro Digital TOOLTOP ET828 Portátil com função Osciloscópio Digital para uma frequência de até 1MHz e com uma taxa de amostragem de 2,5MS/s, possui tela LCD colorida de 240 x 340 pixels, de 2,4 polegadas.
Uma unidade do Multímetro Digital Dt9205a com Capacímetro, pode aferir tensão DC entre 200mV e 200V com resolução entre 100uV ~ 100mV, tensão AC de 200mV com resolução de 100uV e até 20V com resolução de 10mV, corrente DC de 2mA até 20mA com resolução entre 1uA e 10uA, corrente DC de até 200mA com resolução de 100uA, corrente AC de 2mA à 20mA com resolução de 1uA até 10uA e de até 200mA com resolução de 10mA, resistência de até 200MOhm, capacitância de 2nF à 200uF com resolução entre 1pF e 1nF, possui teste de continuidade, de diodo, informa nível baixo de bateria e é alimentado por uma bateria de 9V (não inclusa).
Cada um dos 5 (cinco) colocados, do 4º ao 8º, poderão receber de brinde uma unidade cada, do ESP32 que uma plataforma de desenvolvimento baseado em microcontroladores de baixo custo e baixo consumo de energia. Também é um sistema-em-um-chip com microcontrolador integrado, Wi-Fi e Bluetooth. A plataforma de desenvolvimento ESP32 emprega um microprocessador Tensilica Xtensa LX6 com duas variações dual-core e single-core e inclui uma antena integrada RF tipo balun, amplificador de potência, receptor de baixo ruído amplificado, filtros, gerenciamento de energia dos módulos. ESP32 foi criado e desenvolvido por Espressif Sistemas, uma empresa Chinesa com sede em Xangai e é fabricado pela TSMC usando seus processo de fabricação de 40 nm.[2] Ele é um sucessor do microcontrolador ESP8266 (Wikipédea, 2023).
Cada um dos 3 (três) colocados, do 9º ao 11º, poderão receber de brinde uma unidade cada, do Multímetro Digital NENG A830L que pode aferir tensão DC entre 200mV e 200V, tensão AC de 200mV até 200V, corrente DC de 2mA até 200mA, resistência de até 2MOhm, possui teste de continuidade, de diodo, informa nível baixo de bateria e é alimentado por uma bateria de 9V (não inclusa).
Uma unidade da plataforma de desenvolvimento UNO, baseada no microcontrolador da série Atmel AVR de 8 bits, programável para prototipagem eletrônica (para testes e projetos eletrônicos) de placa única e hardware livre (código aberto), que permite aos usuários criar objetos eletrônicos interativos e independentes, usando o microcontrolador Atmel AVR ou ARM com suporte de entrada/saída embutido, uma linguagem de programação padrão, essencialmente C/C++ (com origem na linguaguem Wiring) (Wikipédia, 2023).
As pessoas que participarem da plateia presencial, poderão também receber brindes, tais como: livros, material de uso escolar e plataformas de desenvolvimento UNO.
O projeto deverá ser preparado com base no modelo disponível em formato DOC, não poderá ter mais que 18 páginas e deverá ser submetido no formato PDF.
Clique aqui para fazer o download do modelo do projeto.
A apresentação deverá ser submetida no formato PPT e deverá seguir o modelo disponível:
Clique aqui para fazer o download do modelo da apresentação.
Para auxiliar os participantes, foi preparada uma oficina na forma de vídeo aula contendo todo o passo a passo do projeto de antena Patch compatível com os moldes do evento, acompanhe:
Vídeo disponível em: https://youtu.be/gPHyJ5sO5OQ?si=swZ7UTbNudJvRsT9
Slides utilizados na oficina podem ser acessados clicando aqui.
Para participar é necessário concordar com o regulamento do evento integralmente.
O mesmo pode ser acessado clicando aqui.
Com uma simples geometria baseada em microlinha de transmissão em fita e impressa em um substrato dielétrico com um plano terra na face oposta, a Antena Patch (AP) em geral é feita com um dos seguintes formatos: retangular; circular, anelar ou mesmo triangular. Sua alimentação é feita basicamente de três maneiras: alimentação coaxial; microlinha de transmissão em fita ou acoplamento por abertura ressonante como ilustra a figura (LEE e TONG, 2012).
Destas três diferentes formas de alimentação, a mais simples é a de alimentação por microlinha de transmissão em fita, pois dispensa o uso de cabos coaxiais ou mesmo de outras camadas de placas.
A AP foi inicialmente proposta por Deschamps, G. A. em 1953 durante o terceiro simpósio de antenas da Força Aérea dos EUA e desde então a AP vem atraindo elevada atenção da comunidade de antenas (LEE e TONG, 2012; KIOURTI e NIKITA, 2012).
A AP oferece diversas vantagens em sua escolha pois é feita com tecnologia planar de placa de circuito impresso (PCB), tem pequenas dimensões, fácil fabricação, compatibilidade com técnicas de fabricação PCB e de Circuitos Integrados Monolíticos (CIM), apresenta massa reduzida, é compacta e sobretudo muito barata quando comparada a outras antenas (MACI e GENTILI, 1997; PAPAPOLYMEROU, DRAYTON e KATEHI, 1998; YANG et al., 2001; LEE e TONG, 2012).
Todas estas vantajosas características fazem da AP a escolha perfeita para aplicações em veículos de altíssima velocidade, como mísseis e foguetes, aviões a jato e mesmo em espaçonaves (LEE e TONG, 2012). Outras possíveis aplicações das AP estão relacionadas a sistemas de comunicação, radar, telemetria, navegação, sistemas biomédicos, links de satélites, GPS, automotivo e comunicação WiFi. Todas estas aplicações tanto em uso militar como civil (MACI e GENTILI, 1997; PAPAPOLYMEROU, DRAYTON e KATEHI, 1998).
Apesar de tamanhas vantagens e sendo tão utilizada em tecnologias amplamente utilizadas pela sociedade contemporânea, a AP possui severas limitações relacionadas principalmente ao fato de operar em banda estreita, com no máximo 5% de variação em relação a frequência central (MACI e GENTILI, 1997; YANG et al., 2001; LUK, et al., 1998; PAPAPOLYMEROU, DRAYTON e KATEHI, 1998; LEE e TONG, 2012).
Por ser tão relevante, a AP ainda é alvo de muitas investigações científicas, sobretudo no que concerne na busca da melhoria da eficiência de operação, de maneira que uma vez alcançada, ainda que de maneira sutil, tem elevado potencial de contribuir para o avanço de todas as suas aplicações (DE OLIVEIRA, A. M., 2023).
DE OLIVEIRA, A. M. MATLAB Métodos Numéricos Aplicados à Engenharia. São Paulo: CDA, 2023.
KIOURTI, Asimina; NIKITA, Konstantina S. A review of implantable patch antennas for biomedical telemetry: Challenges and solutions [wireless corner]. IEEE Antennas and Propagation Magazine, v. 54, n. 3, p. 210-228, 2012.
LEE, Kai-Fong; TONG, Kin-Fai. Microstrip patch antennas—basic characteristics and some recent advances. Proceedings of the IEEE, v. 100, n. 7, p. 2169-2180, 2012.
LUK, K. M. et al. Broadband microstrip patch antenna. Electronics letters, v. 34, n. 15, p. 1442-1443, 1998.
MACI, Stefano; GENTILI, G. Biffi. Dual-frequency patch antennas. IEEE Antennas and propagation Magazine, v. 39, n. 6, p. 13-20, 1997.
PAPAPOLYMEROU, Ioannis; DRAYTON, R. Franklin; KATEHI, Linda PB. Micromachined patch antennas. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, v. 46, n. 2, p. 275-283, 1998.
YANG, Fan et al. Wide-band E-shaped patch antennas for wireless communications. IEEE transactions on antennas and propagation, v. 49, n. 7, p. 1094-1100, 2001.
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