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Type: Tese
Title: Antena de ganho aumentado com uma lente de meta-material para aplicações de RFID de longa distância
Authors: Moreira, Edmilson Carneiro
Advisor: Sombra, Antônio Sérgio Bezerra
Keywords: Metamateriais;Antenas;RFID
Issue Date: 2019
Citation: MOREIRA, Edmilson Carneiro. Antena de ganho aumentado com uma lente de meta-material para aplicações de RFID de longa distância. 2019. 127 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Brazilian Portuguese: RFID é um sistema de identificação automática e captura de dados (AIDC) que transmite informações usando ondas de radiofrequência e que apresentou uma receita global de 11,2 bilhões de dólares em 2017. Diversas aplicações de RFID, como a identificação auto- mática de carros e caminhões em pedágios e estacionamentos requerem comunicação de longo alcance. Nessas situações, o uso de antenas de alto ganho (≥ 9dBi) é uma solução padrão. As- sim, nesse trabalho, é proposta uma antena de microfita de ganho aumentado (MSA) com lente plana de metamaterial para aplicações de identificação por radiofrequência (RFID) de longo alcance para a faixa de frequência UHF de 902-928MHz. A antena é a combinação de uma MSA de propósito geral circularmente polarizada e uma placa de metamaterial (MTM) de ín- dice de refração negativo efetivo (NIM) de 25 células unitárias, organizadas em uma matriz de 5×5, funcionando como uma lente plana para melhorar o ganho. A MSA de propósito geral possui uma banda de impedância e de razão axial representadas pelas faixas de frequência de 828-1015MHz e 896-931MHz, respectivamente, e um ganho máximo de 8,43dBi a 915MHz, tendo excelente desempenho para aplicações RFID de curto e médio alcance. Respectivamente, a placa NIM de periodicidade infinita possui banda negativas de refração negativa, de permis- sividade elétrica e de permeabilidade magnética representadas pelos intervalos de frequências de 886-1326MHz, 888-3406MHz e 885-1065MHz. Juntas, a MSA de propósito geral e a lente plana NIM resultam em uma antena de baixo custo com aumento de ganho para aplicações RFID de longo alcance, com uma banda de impedância de 843-993MHz e um aprimoramento de ganho máximo de 48,27%, resultando em um ganho de 12,5dBi a 902MHz.
Abstract: RFID is an Auto Identification and Data Capture (AIDC) system that carries in- formation around using radiofrequency waves that presented a global revenue of 11.2 billion dollars in 2017. Nevertheless, several RFID applications like the automatic identification of cars and trucks in tolls and parking spaces require long-range communication. In those situa- tions, the use of high gain antennas (≥ 9dBi) is a standard solution. Thus, this work propose a novel gain-enhanced microstrip antenna (MSA) with metamaterial planar lens for long-range radio frequency identification (RFID) applications for the 902–928 MHz UHF frequency band. The antenna is a combination of a new general-purpose circularly polarized MSA and a no- vel effective negative refractive index metamaterial (NIM) slab of 25 unit cells, arranged in a 5×5 layout, working as a planar lens for gain enhancement. The general-purpose MSA has an impedance frequency band of 828–1015MHz, a maximum gain of 8.43dBi at 915MHz, an axial ratio frequency band of 896–931MHz, and excellent performance for short and medium range RFID applications. Respectivilly, the new infinite periodicity NIM slab has refractive, electric permittivity, magnetic permeability negative bands of 886–1326MHz, 888–3406MHz and 885–1065MHz. Together, the general-purpose MSA and the NIM planar lens results in the low-cost gain-enhanced antenna for long-range RFID applications, with an 843–993MHz impedance frequency band and a maximum broadside gain enhancement of 48.27%, resulting in a 12.5 dBi gain at 902MHz.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/70137
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