@MastersThesis{Yamasaki:2013:GeRaFr,
author = "Yamasaki, Fernanda Sayuri",
title = "Gera{\c{c}}{\~a}o de radio frequ{\^e}ncia para
aplica{\c{c}}{\~o}es aeroespaciais usando linhas de
transmiss{\~a}o n{\~a}o lineares",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2013",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2013-02-27",
keywords = "diodo varactor, capacitor n{\~a}o linear, indutor saturado, linha
h{\'{\i}}brida, gera{\c{c}}{\~a}o de RF, s{\'o}liton,
varactor diode, nonlinear capacitor, saturated inductor, hybrid
line, RF generation, s{\'o}liton.",
abstract = "Com o objetivo de trocar tubos eletr{\^o}nicos utilizados para a
gera{\c{c}}{\~a}o de radiofrequ{\^e}ncia na
comunica{\c{c}}{\~a}o de sat{\'e}lites por um sistema mais
compacto, esta disserta{\c{c}}{\~a}o apresenta, o uso de Linhas
de Transmiss{\~a}o N{\~a}o Lineares (LTNLs) com
configura{\c{c}}{\~o}es diversificadas para verificar qual delas
satisfaz as especifica{\c{c}}{\~o}es necess{\'a}rias,
utilizou-se como componentes n{\~a}o lineares: diodos varicaps,
capacitores modelados n{\~a}o linearmente e/ou indutores
modelados n{\~a}o linearmente. Com o objetivo de melhor
quantificar os pulsos, a profundidade de modula{\c{c}}{\~a}o da
tens{\~a}o (VMD) e tamb{\'e}m se analisou a frequ{\^e}ncia dos
pulsos. As an{\'a}lises do comportamento da LTNL em quest{\~a}o
implicam modifica{\c{c}}{\~o}es para obter os valores
{\'o}timos do gerador, assim como os par{\^a}metros dos
componentes utilizados, atrav{\'e}s de an{\'a}lises
experimentais e tamb{\'e}m de simula{\c{c}}{\~o}es (os
circuitos ideais, sem perdas {\^o}hmicas, e reais, com perdas
{\^o}hmicas), para as quais se utilizaram os aplicativos
el{\'e}tricos, gr{\'a}ficos e matem{\'a}ticos: Circuit Maker e
LT-SPICE. Verificou-se uma maior versatilidade do aplicativo
el{\'e}trico LT-SPICE em rela{\c{c}}{\~a}o ao Circuit Maker,
porque o primeiro permite que os componentes L e C sejam modelados
de forma n{\~a}o linear, de acordo com os c{\'a}lculos
efetuados, enquanto o segundo possui restri{\c{c}}{\~a}o neste
aspecto. Ao decorrer do desenvolvimento desta pesquisa,
verificou-se tamb{\'e}m a influ{\^e}ncia direta da quantidade de
se{\c{c}}{\~o}es contidas no circuito, em rela{\c{c}}{\~a}o ao
n{\'u}mero de oscila{\c{c}}{\~o}es produzidas. Todas as
simula{\c{c}}{\~o}es e testes experimentais tiveram seus
resultados confirmados atrav{\'e}s de equacionamentos encontrados
na literatura, verificando assim sua concord{\^a}ncia. Em
particular, para a comprova{\c{c}}{\~a}o destes resultados nesta
disserta{\c{c}}{\~a}o foi descrito uma Linha de Transmiss{\~a}o
N{\~a}o Linear (LTNL) capacitiva de baixa pot{\^e}ncia com
diodos varicaps (1,5 mW de pot{\^e}ncia de pico) para gerar RF da
ordem de 40 MHz com VMD de aproximadamente 2,44 V, utilizando os
aplicativos LT-SPICE e Circuit Maker. Por outro lado, para testar
a t{\'e}cnica SPICE em alta pot{\^e}ncia, utilizou- se apenas o
LT (por causa da limita{\c{c}}{\~a}o do Circuit Maker) para
simular uma LTNL capacitiva de 30 MHz / 3 kW descrita na
literatura. Em suma, as principais contribui{\c{c}}{\~o}es desta
pesquisa foram: a demonstra{\c{c}}{\~a}o dos principais
par{\^a}metros que influenciam no sinal de sa{\'{\i}}da da
LTNL, como por exemplo, o n{\'u}mero de se{\c{c}}{\~o}es, o
descasamento da resist{\^e}ncia de carga, o tempo de subida do
sinal de entrada em rela{\c{c}}{\~a}o ao tempo de
redu{\c{c}}{\~a}o de pulso e o coeficiente de n{\~a}o
linearidade do diodo. Tamb{\'e}m se verificou a concord{\^a}ncia
das equa{\c{c}}{\~o}es encontradas na literatura com a
an{\'a}lise do gr{\'a}fico, e a inviabilidade de se utilizar
diodos varactores quando altas tens{\~o}es s{\~a}o aplicadas,
optando-se assim por capacitores cer{\^a}micos. E, finalmente, em
rela{\c{c}}{\~a}o {\`a}s ferramentas el{\'e}tricas utilizadas,
verificou-se que o Circuit Maker {\'e} limitado quando comparado
ao LT-SPICE. ABSTRACT: To replace electronic tubes used nowadays
to generate radio frequency satellite communication in compact
space vehicle systems, this work presents an alternative method,
the use of Nonlinear Transmission Lines (NLTL) with diversified
configurations to determine which of them satisfies the required
specifications, being made of nonlinear components: varicap
diodes, capacitors modeled nonlinearly and / or inductors modeled
nonlinearly. To better quantify the oscillatory pulses, the
Voltage Modulation Depth (VMD) and the pulse frequency were also
analyzed. The circuit analysis in question implies modifications
to obtain the optimal generator performance as well as the
parameters of the components used, through experimental analyses
and simulations (ideal circuits, without ohmic losses and real,
with ohmic losses) by means of SPICE softwares Circuit Maker and
LT-SPICE. It was also observed greater versatility of the software
LT-SPICE compared to Circuit Maker, because the first one allows
the L and C components to be modeled nonlinearly, according to
calculations made, while the second one has restriction with this
respect. It was also verified the direct influence of the number
of circuit sections on the cycle number of oscillations generated.
All simulations and experimental tests were confirmed using
equations found in the literature, to verify the models validity
for confirming these results. In this work has been described a
prototype of a capacitive NLTL of low power with varicaps (1.5 mW
peak power) to generate RF of the order of 40 MHz with a VMD of
approximately 2.44 V using both simulators (LT-SPICE and Circuit
Maker). Moreover, to test the SPICE technique at high power
operation, was used only the LT-SPICE (because of the Circuit
Maker limitation) to simulate a capacitive NLTL 30 MHz / 3 kW
described herein. Finally, the main contribution of this work was
to demonstrate the feasibility of the LT-SPICE software in the
NLTL design and simulation for space applications. In summary, the
major contribution of this study were: demonstration of the main
parameters that influence the NLTLīs output signal, for example,
the number of sections, the mismatching of load resistance, the
rise time of the input signal relative the reduction time pulse
and the coefficient of non-linearity of the diode. There was also
a correlation equations found in the literature examining the
chart, and the impossibility of using varactors diodes when high
voltages are applied, thus opting for ceramic capacitors. Finally,
with respect to electrical tools used, it was found that the
Circuit Maker is limited when compared to LT-SPICE.",
affiliation = "{Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)}",
committee = "Nono, Maria do Carmo de Andrade (presidente) and Rossi, Jos{\'e}
Osvaldo (orientador) and Castro, Joaquim Jos{\'e} Barroso
(orientador) and Coutinho, Olympio Lucchini and Angelis,
Andr{\'e} Franceschi de",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Radio frequency generation for aerospace applications using
nonlinear transmission lines",
language = "pt",
pages = "126",
ibi = "8JMKD3MGP7W/3DUQ3M2",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP7W/3DUQ3M2",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "12 maio 2024"
}