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Caracterização de estruturas de ondas lentas helicoidais para utilização em TWT de potência

Processo: 05/03612-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de abril de 2006
Vigência (Término): 31 de julho de 2007
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Telecomunicações
Pesquisador responsável:Cláudio Costa Motta
Beneficiário:Daniel Teixeira Lopes
Instituição-sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil

Resumo

Caracterização de Estruturas de Ondas Lentas Helicoidais para Utilização em TWT de Potência. A partir de 1999, iniciou-se nas instalações do Centro Tecnológico da Marinha em São Paulo (CTMSP), um projeto de pesquisa e desenvolvimento tecnológico visando à obtenção da tecnologia para o projeto, construção e caracterização de dispositivos de potência para amplificação de microondas do tipo válvulas de ondas progressivas (TWT). Estes dispositivos são comumente empregados nos radares das fragatas da Marinha do Brasil. As TWT são dispositivos complexos e para a sua construção é necessário conhecimento multidisciplinar.Em termos gerais, a TWT amplifica o sinal incidente por meio da interação deste com um feixe eletrônico acelerado por uma diferença de potencial (ddp) no interior do dispositivo. Esta interação ocorre em uma região da TWT denominada estrutura de ondas lentas (SWS), na qual a energia cinética do feixe eletrônico é convertida em energia eletromagnética, amplificando assim o sinal incidente. A SWS é um dos pontos críticos na construção de uma TWT, e tem por função reduzir a velocidade de fase da onda eletromagnética incidente para um valor próximo da velocidade do feixe eletrônico (cuja energia é determinada pela ddp entre catodo e anodo), de forma que possa haver interação de maneira eficiente.Do ponto de vista analítico-teórico, pretende-se estender o tratamento desenvolvido por Gilmour et al, que utilizou o modelo de Pierce para a obtenção da relação de dispersão, da impedância de interação e das perdas numa SWS helicoidal, aplicando o modelo da hélice de fita de Sensiper, com o objetivo de verificar se a complicação teórica, devido à consideração do efeito dos harmônicos espaciais, se justifica.Computacionalmente, o método dos elementos finitos vetoriais representa uma boa alternativa para a análise em questão. Nesta linha, desenvolveu-se uma plataforma computacional baseada em elementos vetoriais de aresta tridimensionais, utilizando elementos na forma de um prisma reto. O código mostrou-se capaz de modelar corretamente a estrutura proposta por Birdsall, com os suportes dielétricos e a espessura da hélice [9]. Contudo, ainda não é possível o modelamento do acoplamento de entrada e saída de RF. Neste trabalho, pretende-se ampliar a capacidade de análise do código de maneira que ele possa descrever tal acoplamento.Para a montagem do aparato experimental, seguir-se-á a metodologia apresentada por Rao et al, que visa as medidas de dispersão e impedância de interação pela técnica de perturbação não ressonante. Um sistema de carro móvel guiado por um motor de passo via barra roscada será responsável pelo mecanismo de perturbação, no qual um bastão dielétrico com permissividade elétrica conhecida é inserido ao longo da SWS, causando a perturbação do campo elétrico.Enuncia-se, então, o objetivo deste projeto de mestrado como o estabelecimento de um procedimento para a caracterização experimental de estruturas helicoidais (parâmetros s) incluindo os guias de ondas de acoplamento e a inclusão na plataforma computacional existente este acoplamento, além do tratamento dos dados de saída para que sejam extraídos os parâmetros S diretamente.

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
LOPES, DANIEL TEIXEIRA; MOTTA, CLAUDIO C. Characterization of ring-bar and contrawound helix circuits for high-power traveling-wave tubes. IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, v. 55, n. 9, p. 2498-2504, SEP 2008. Citações Web of Science: 10.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
LOPES, Daniel Teixeira. Caracterização de estruturas de ondas lentas helicoidais para utilização em, TWT de potência. 2007. Dissertação de Mestrado - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP São Paulo.

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