Estudo do comportamento da resposta em frequência de estruturas FSS com inserção de geometrias inspiradas em EBG na faixa do 5G

Abstract

Com a demanda crescente por novas tecnologias associadas aos sistemas de telecomunicações, sobretudo nas modernas estruturas de redes móveis (tecnologia 5G) que visem obter sistemas cada vez mais eficientes, confiáveis e de maior aplicabilidade na sociedade atual, as Superfícies Seletivas em Frequência (FSS) entram nesse contexto por serem estruturas planares de baixo custo, relativa facilidade na confecção e aplicação e que apresentam comportamentos de filtragem na resposta em frequência de acordo com suas características próprias. Algumas pesquisas recentes envolvendo as estruturas eletromagnéticas de bandas proibidas (EBG) destacam possíveis aplicações dessas estruturas em soluções envolvendo as FSS. Este trabalho tem como objetivo realizar um estudo de investigação comparativo paramétrico do comportamento da resposta em frequência de estruturas FSS com características rejeita-faixa de geometria simples e associadas a diferentes configurações de redes/malhas 3x3 retangulares inspiradas em EBG com aplicabilidade na faixa de frequência da tecnologia 5G. As malhas EBG são arranjadas no substrato dielétrico fazendo-se variar algumas propriedades dos furos: diâmetro, posição, altura e volume ocupado no substrato dielétrico. O projeto das FSS seguiu o Método de Circuito Equivalente e foram realizadas simulações das estruturas com o objetivo de otimizá-las utilizando o software ANSYS HFSS®. Os resultados das simulações e medições, considerando incidência normal e as polarizações TE (vertical) e TM (horizontal), mostraram que a altura do substrato dielétrico e a aplicação de malhas/redes inspiradas em EBG influenciam a frequência de ressonância e a largura de banda das estruturas FSS estudadas. O aumento na altura do substrato reduz a frequência e estreita a banda, enquanto a inserção das malhas/redes aumenta esses parâmetros, sofrendo influência da posição dos furos existentes e que crescem com o aumento do diâmetro deles. A densidade de corrente variou conforme a polarização e a presença das malhas. Os resultados confirmam que estruturas inspiradas em EBG são eficazes para ajustar características de FSS, úteis em filtros e controle de ondas eletromagnéticas.