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Type: Dissertação
Title: Projeto e análise de propagação de antenas MIMO com diversidade de polarização para 5G
Author: Barbudo, Vitória Botelho
First Advisor: Vitor, Ulysses Roberto Chaves
Co-Advisor: Resende, Úrsula do Carmo
Referee Member: Medelros, Álvaro Augusto Machado de
Referee Member: José, Artur Noguelra de São
Resumo: Este trabalho apresenta o projeto de duas antenas MIMO de quatro portas com diversidade de polarização circular, destinadas a 3.5 e 26 GHz, e a avaliação de seu desempenho em cenários de propagação. As antenas empregam slots retangulares concêntricos, com a polarização circular à direita ou à esquerda definida pela porta de alimentação, permitindo a excitação simultânea de duas portas, uma de cada célula, com polarizações iguais ou opostas. A antena de 3.5 GHz foi fabricada e caracterizada experimentalmente em substrato de FR-4, apresentando largura de banda de 596 MHz (3.25–3.85 GHz), largura de banda de razão axial de 473 MHz (3.27–3.74 GHz) e ganho de 3.88 dB. A antena de 26 GHz, projetada em substrato de Rogers RO4003C, apresentou, por simulação, largura de banda de 6.65 GHz (23.6–30.3 GHz), largura de banda de razão axial de 570 MHz (25.91–26.48 GHz) e ganho de 8.16 dB. Ambas apresentaram bom isolamento entre portas e desempenho satisfatório nas métricas MIMO avaliadas. De forma complementar, as antenas com polarização circular foram simuladas em diferentes cenários de propagação e comparadas a um dipolo com polarização linear. Os resultados mostraram que, em condições de desalinhamento entre transmissor e receptor, a polarização circular apresentou maior potência recebida, evidenciando sua contribuição para a estabilidade do enlace diante de variações nas condições de propagação.
Abstract: This work presents the design of two four-port MIMO antennas with circular polarization diversity, operating at 3.5 and 26 GHz, and the evaluation of their performance in propagation scenarios. The antennas employ concentric rectangular slots, with right-hand or left-hand circular polarization defined by the feeding port, allowing the simultaneous excitation of two ports, one from each cell, with equal or opposite polarizations. The 3.5 GHz antenna was fabricated and experimentally characterized on FR-4 substrate, presenting a bandwidth of 596 MHz (3.25–3.85 GHz), an axial-ratio bandwidth of 473 MHz (3.27–3.74 GHz), and a gain of 3.88 dB. The 26 GHz antenna, designed on Rogers RO4003C substrate, presented, according to simulations, a bandwidth of 6.65 GHz (23.6–30.3 GHz), an axial-ratio bandwidth of 570 MHz (25.91–26.48 GHz), and a gain of 8.16 dB. Both antennas exhibited good port isolation and satisfactory performance in the evaluated MIMO metrics. Additionally, the circularly polarized antennas were simulated in different propagation scenarios and compared with a linearly polarized dipole. The results showed that, under transmitter–receiver misalignment conditions, circular polarization provided higher received power, demonstrating its contribution to link stability under variations in propagation conditions.
Keywords: Polarização circular
Diversidade de polarização
Antenas de slot
MIMO
5G
Ondas milimétricas
Radiopropagação
Circular polarization
Polarization diversity
Slot antennas
Millimeter-waves
Radiopropagation
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21345
Issue Date: 19-Sep-2025
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