Discuss˜ ao dos Resultados

Uma vez conclu´ıdo o processo de estudo e desenvolvimento da antena, poder´a tirar-se algumas conclus˜oes que comparam os resultados obtidos por simula¸c˜ao (software CST MWS), com os resultados provenientes das medi¸c˜oes pr´aticas. O desenvolvimento do projeto passou por construir um agregado de antena microstrip com polariza¸c˜ao linear para a frequˆencia 754MHz correspondente ao canal 56 TDT. Nomeadamente pretendia-se que no intervalo de frequˆencias [750 ; 758]MHz, a antena estivesse bem adaptada e com um |S11| ≤ −10dB.

A antena desenvolvida para comunica¸c˜oes de sinal televisivo terrestre (Figura 3.25), apresenta- se bem adaptada e com um |S11| ≤ −10dB. No resultado te´orico obtido por simula¸c˜ao obteve-

se um pico negativo na frequˆencia central (754MHz) de aproximadamente -38,6dB, ao passo que na medi¸c˜ao pr´atica, o seu pico m´aximo para a frequˆencia central foi de aproximadamente -20,5dB, como representa a Figura 3.34. Ainda se conclui que esta se apresenta bem adaptada numa banda de 25MHz, maior do que a obtida na simula¸c˜ao te´orica (cerca de 17MHz), maior que a obtida com uma patch simples (cerca de 8MHz) e tamb´em maior que um agregado linear de trˆes elementos com substrato simples de FR-4 (menos de 8MHz).

(a) (b)

Figura 3.39: Agregado linear - |S11|: a) simulado. b) medido.

No que diz respeito aos resultados obtidos por simula¸c˜ao e medi¸c˜ao pr´atica, corresponden- tes ao diagrama de radia¸c˜ao, estes est˜ao representados na Figura 3.40 para o plano φ = 90◦, e na Figura 3.41 para o plano φ = 0◦. Em rela¸c˜ao ao ganho da antena, conseguiu-se uma boa aproxima¸c˜ao entre o valor simulado (11,3dB) e o valor medido experimentalmente (10,5dB). A Tabela 3.9 resume a informa¸c˜ao acerca dos resultados simulados e medidos da antena.

Figura 3.41: Agregado linear - Diagrama de radia¸c˜ao simulado vs medido, no plano φ = 0◦.

Tabela 3.9: Quadro resumo da antena.

Desejado Simulado Medido

|S11| ≤-10dB -38,6dB -20,5dB

Plano φ = 90◦ — 33◦ 30◦

Largura lobo principal(-3dB)

Plano φ = 0◦ — 77◦ 65◦

Largura lobo principal(-3dB)

Largura de banda 8MHz 17MHz 25MHz

Ganho — 11,3dB 10,5dB

Cap´ıtulo 4

Conclus˜oes e Trabalho Futuro

4.1

Conclus˜oes

Esta disserta¸c˜ao tinha como objetivo o projeto e desenvolvimento de uma antena para um sistema de comunica¸c˜ao de sinal televisivo terrestre. A antena desenvolvida, dada a sua especificidade em termos de diagrama de radia¸c˜ao, ganho e largura de banda, consiste num agregado linear de 3 elementos com substrato suspenso 3,2mm do plano de massa. O trabalho iniciou-se com o estudo das antenas microstrip, nomeadamente com o desenvolvimento de uma patch simples bem como com o estudo das formas de alimenta¸c˜ao `a medida que se ia adquirindo conhecimento acerca do simulador eletromagn´etico usado nesta disserta¸c˜ao, o CST. Para a alimenta¸c˜ao da antena optou-se pelo uso de uma linha de transmiss˜ao por ser um processo de mais f´acil implementa¸c˜ao e liga¸c˜ao `a antena.

No que diz respeito `a polariza¸c˜ao, foi necess´ario que a antena recetora constru´ıda tivesse o mesmo tipo de polariza¸c˜ao que a antena emissora, pelo que como esta tem polariza¸c˜ao linear, a antena a ser desenvolvida nesta disserta¸c˜ao teria este tipo de polariza¸c˜ao.

Quanto aos resultados medidos, primeiramente para uma ´unica patch simples, obteve-se uma boa adapta¸c˜ao para a frequˆencia central de 754MHz, abaixo dos -30dB.

O estudo prosseguiu com a constru¸c˜ao de um agregado de antenas, tendo como elemento radiante a patch alimentada por linha de transmiss˜ao. Iniciou-se o desenvolvimento de um agregado linear e uniforme, horizontal, de 3 elementos microstrip, variando o espa¸camento entre elementos por forma a definir o plano de radia¸c˜ao horizontal.

Os resultados para este agregado linear de 3 elementos, em termos de adapta¸c˜ao foram satisfat´orios consoante os objetivos propostos inicialmente, no entanto, a largura de banda era inferior a 8MHz, algo que precisaria ser corrigido.

Sabia-se pelo estudo das antenas microstrip, que diminuindo a constante diel´etrica (r) do

substrato, iria consequentemente aumentar a largura de banda da antena. Por isso, aplicou- se um substrato composto por 1,6mm de espessura de FR-4 e 3,2mm de espessura de Ar, pois como o r(F R − 4) = 4, 3 e r(Ar) = 1, o eq do substrato misto iria ser mais baixo,

comparando com a constante diel´etrica do substrato sendo s´o composto por FR-4.

A aplica¸c˜ao de uma camada de ar entre o plano de massa e o FR-4 permitiu de facto um aumento de largura de banda passando de ≈ 7M Hz para 25MHz. No que diz respeito a adapta¸c˜ao para a frequˆencia de opera¸c˜ao (754MHz), obteve-se um pico negativo de -45dB, cumprindo os requisitos propostos. inicialmente.

de 3,2mm em rela¸c˜ao ao plano de massa, chegou-se `a conclus˜ao de que havia um desvio na frequˆencia de aproximadamente 10MHz (≈ 1, 3%). No entanto, no que diz respeito `a largura de banda, os resultados estavam de acordo com o pretendido. Posto isto, feitas as medi¸c˜oes das dimens˜oes da espessura do substrato com um paqu´ımetro digital, foi detetado que devido ao processo de fabrico da antena, as dimens˜oes n˜ao estavam de acordo com o simulado, sendo consideravelmente superiores ao pretendido.

Sabia-se que, para a frequˆencia de medida na ordem dos MHz, uma varia¸c˜ao na espessura do ar iria consequentemente provocar uma varia¸c˜ao na frequˆencia, tendo um grande impacto na adapta¸c˜ao da antena. Pelo fato de, as dimens˜oes da antena serem de 67,3cm por 28cm, a impress˜ao da antena foi feita em 4 partes diferentes. Isto resultou que, a espessura do ar n˜ao era a mesma em todos os pontos da antena.

Conjugando com o facto de a produ¸c˜ao de circuitos impressos no departamento ser pouco precisa (no caso das antenas), leva `a explica¸c˜ao de existirem diferen¸cas entre o projeto simu- lado com o medido na pr´atica.

A solu¸c˜ao, uma vez que o erro de fabrico n˜ao se podia controlar, passou por dimensionar as patches do agregado no simulador, para realizar um shift de 10MHz na frequˆencia, passando a frequˆencia central a ser de 744MHz.

Realizadas as modifica¸c˜oes necess´arias no agregado linear, como o aumento da largura das patches (W), bem como a altura do ar (ha), foram obtidos bons resultados atrav´es das

medi¸c˜oes pr´aticas utilizando um VNA. Estes resultados revelaram uma boa adapta¸c˜ao para os 754MHz, tendo um pico negativo na onda refletida de |S11| ≈ −20, 5dB. Outro parˆametro

bastante importante de real¸car ´e a largura de banda conseguida com a antena desenvolvida. Comparada com as antenas existentes no mercado para TDT, esta antena tem a vantagem de possuir uma banda estreita [750 ; 758]MHz com |S11| ≤ −15dB, evitando sinais adjacentes

bem como canais de LTE.