Existe um conjunto de ferramentas informáticas associado a todas as simulações efectuadas bem como à apresentação dos resultados finais. Estas ferramentas interagem entre si de uma forma complexa, exigindo uma breve explicação, contextualização e organização em conjunto que, de seguida, se apresenta.
Uma simulação inicial para uma lente dieléctrica é baseada no Lens2.5D. Este programa tem como objectivo encontrar o perfil de uma lente e representar a sua superfície, de modo a transformar um DR dado num DR alvo. Trabalha apenas para superfícies simples de um único dieléctrico. Permite ainda algumas variantes, tais com, encontrar uma superfície para um perfil dado, seleccionar o DR de entrada de uma lista pré-definida ou introduzi-lo como ficheiro externo e ainda controlar os diversos parâmetros da definição da lente e do seu perfil. Esta é a ferramenta principal para análise de lentes dieléctricas.[30]
Conhecendo a geometria de uma lente para uma determinada especificação torna-se agora relevante conhecer qual o DR de saída da estrutura, por forma a poder realizar alterações e correcções consoante a aplicação e os fins requeridos. Desta forma, o cálculo das correntes eléctricas e magnéticas na superfície da lente é imprescindível e pode ser obtido recorrendo ao programa Ab_campo. [13]
As correntes em causa e a geometria já definida permitem utilizar o programa KH3D que possibilita a obtenção do DR final, recorrendo às fórmulas de Franz [31]. O resultado final pode ser visualizado e manipulado em programas como o Graf_vb ou o Graf_ch.
Existem duas outras ferramentas que podem ser associadas ao conjunto referido. Uma é o Shade que permite a representação gráfica de curvas de densidade (x,y,z) e outra o Ray-trace que permite conhecer o comportamento das ondas (generalizadas como raios) dentro da lente, bem como a superfície de onda de fase constante obtida à saída da estrutura – de grande importância no nosso caso.
Surge, por fim, uma ferramenta fundamental e independente das restantes. O WIPL-D [32] é um pacote de análise electromagnética de estruturas complexas baseadas em metais, fios e dieléctricos que recorre ao método dos momentos, Anexo F, como via de simulação. Possibilita a construção de qualquer estrutura e a obtenção de diversos parâmetros de interesse como a variação da impedância com a frequência ou o DR que servirá como ficheiro de entrada para o modelo atrás apresentado. Seria possível, recorrendo apenas ao WIPL-D, simular toda a estrutura electromagnética, desde a alimentação até à própria lente, no entanto, o tempo de simulação seria inacessível devido à relação entre as dimensões da estrutura e o comprimento de onda. A Figura G.1 apresenta a relação entre as aplicações mencionadas, bem como uma referência aos ficheiros de controlo, de dados e a algumas aplicações auxiliares.
Figura G.1 – Relação entre ficheiros e aplicações
Informação complementar e mais detalhada acerca das aplicações mencionadas pode ser obtida nos manuais e documentos referidos.
Lens 2.5D Ficheiros de controlo Aplicações Principais Ficheiros de dados Aplicações auxiliares alimentac.dat alvo.dat WIPL-D Gerador de pontos perfil.dat superficie.dat Visualização (Dplot/ Graf_vb) Ab campo KH3D correntes.dat campo.dat Ray Trace Acampo.run In kh3d.dat Inray.dat perfil.dat outray.dat F surface
Referências
[1] Van der Vorst, M., e outros, Effect of Internal reflections on the Radiation Properties and
Input Impedance of Integrated Lens Antenna – Comparison Between Theory and Measurements
[2] ESA, Directorate of Technical and Operational Support, Shape-optimisation of Integrated
Lens Antennas, Reference: EEA-02-2002, 06-11-2002
[3] Balanis, A., Antenna Theory – Analysis and design, 2nd Edition, John Wiley and Sons, New York, U.S.A., 1997
[4] Kraus, J., Antennas, 2nd Edition, McGraw-Hill, U.S.A., 1988
[5] Mushiake, Y., Self-Complementary Antennas, Springer-Verlag, London, 1996
[6] Lo, Y., Antenna Handbook Theory, Applications and Design, Van Nostrand Reinhold, USA, 1988
[7] Yngvesson, K., e outros, Terahertz Receiver with NbN HEB devide (Trend) – A low-noise
receiver user instrument for AST/RO at the south pole (cfa-www.harvard.edu/~adair/
AST_RO/TREND_thz2001.pdf)
[8] Filipovic, D., e outros, Double-Slot Antennas on Extended Hemispherical and Elliptical
Silicon Dielectric Lens, IEEE Transations on Microwave Theory and Techniques, vol. 41, no.
10, October 1993
[9] Gearhart, S., e outros, A Wide-Band 760 GHz Planar integrated Schottky Receiver, IEEE Microwave and guided wave letters, vol. 3, no. 7, July 1993
[10] Teixeira, B. e Guerra, F., Antena de Banda Larga para Terminais Pessoais Multi-
serviço, Trabalho Final de Curso, I.S.T. – U.T.L., Portugal, 2002
[11] Vásquez, F., Abella, C., Flat Inhomogeneous Artificial Dielectric Lens Antenna, ESA, Electromagnetics Division, ESTEC, 1996 (http://esapub.esrin.esa.it/pff/pffv6n3/crov6n3.htm) [12] Neto, A., e outros, Reflections inside an elliptical dielectric lens antenna, IEE Proc.- Microw. ANTENNAS Propag., vol. 145, no. 3, June 1998
[13] Fernandes, C., Lenscalc v1.1 User’s Manual, I.T. Pólo de Lisboa, 1999
[14] Salema, C., Fernandes C., and Jha, R., Solid Dielectric HornAntennas, Artech House, Boston, 1998
[15] Brinca, A., Complementos de Antenas, A.E.I.S.T., I.S.T., 1980
[16] Özdemir, T., e outros, A Thin Cavity-Backed Archimedean Slot Spiral For 800-3000
[18] Fernandes, C., Shaped-Beam Antennas, chapter 15 in Handbook of Antennas Wireless Communications, L. Gogava, CRC Press, August 2001
[19] Silveirinha, M., Fernandes, C., Calculation of the Effective Parameters of an Artificial
Medium, CONFTELE 2001, Figuerira da Foz, 2001
[20] Knowlton, A., Standard Handbook for Electrical Enginneers, Mcgraw-Hill Book Company, London, 1941
[21] Kot, J., Calculation the Weight of an artificial Dielectric Luneburg Lens, CSIRO Telecommunications and industrial physics, Electromagnetic and antennas discipline, 1999 (http://www.atnf.csiro.au/projects/ska/techdocs/Lens_Weight.pdf)
[22] Abreu Faro, M., Propagação guiada, Secção de Folhas, AEIST, 1984 [23] Dias de Deus, J. e outros, Introdução à Física, McGraw-Hill, Lisboa, 1992 [24] Wolfram web resource (www.mathworld.wolfram.com)
[25] MyPhysicsLab – Physics Simulation in Java (www.myphisicslab.com) [26] Paiva, C., Teoria elementar da dispersão, I.S.T., Lisboa, 2002
[27] Abreu Faro, M., Ondas e meios materiais, Secção de Folhas, AEIST, 1979
[28] Van der Vorst, M., e outros, Effect of Internal reflections on the Radiation Properties
and Input Admittance of Integrated Lens Antenna, IEEE Transations on Microwave theory
and techniques, vol. 47, no. 9, September 1999
[29] Moreira, A., Correia, L., Peixeiro, C. e Água, B. de, Resolução das Equações Integrais
de Corrente pelo Método dos Momentos e Antenas de Quadro, A.E.I.S.T., I.S.T.
[30] Fernandes, C., Lens_3D Users Manual, version 0.2 – Sep 99, I.T., 1999
[31] Fernandes, C., KH3d_near User’s Manual, version 0.2 – 15-Mar-99, I.T., 1999
[32] Kolundzija, M., e outros, WIPL: Electromagnetic Modeling of Composite Wire and Plate