Engenharia de Rádio Frequência (RF)Radio Frequency (RF) Engineering

Parâmetros de espalhamento [S], linhas microstrip, acopladores direcionais, divisores de Wilkinson e medições de bancada com VNA. Scattering parameters [S], microstrip transmission lines, directional couplers, Wilkinson dividers, and benchtop VNA measurements.

Docente:Academic Lead: Prof. Marcelo Eduardo Vieira Segatto • IN-Foton & UFES

🧪 Laboratório Virtual no Navegador (Simulação em Tempo Real)Virtual Browser Laboratory (Real-Time Simulation)

Acesso instantâneo e interativo a ferramentas computacionais de projeto de RF diretamente no browser, sem necessidade de instalação local. Instant interactive access to RF engineering design and computational tools directly in the browser, with no local installation required.

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Carta de Smith Interativa

Mapeamento conforme bilinear, círculos de ROE, fator Q e casamento de impedâncias por stubs.

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Calculadora de Microstrip

Modelos Wheeler e Hammerstad-Jensen: síntese (Z₀ → w/h), análise e constante dielétrica efetiva.

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Divisor de Wilkinson 3 dB

Análise de modos par e ímpar, isolação de 2Z₀ e layout de linhas de microfita de quarto de onda.

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Conversor de Matrizes [ABCD] ↔ [S]

Cascateamento de quadripolos, unitaridade, reciprocidade e perdas em redes de micro-ondas.

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Arquitetura de Blocos Modulares Canônicos ([MOD-XXX])

Os blocos fundamentais [MOD-LT] (Linhas de Transmissão), [MOD-MAT] (Matrizes de Redes) e [MOD-GUI] (Guias de Ondas) são unidades canônicas transversais compartilhadas com o curso de Eletromagnetismo. O aluno aproveita as competências de parâmetros distribuídos e multiportas já estudadas e concentra-se diretamente nas técnicas avançadas de Casamento de Banda Larga ([MOD-CAS]), Divisores Multi-Oitavas ([MOD-DIV]), Filtros Planares ([MOD-FIL]) e Amplificadores Distribuídos ([MOD-AMP]) para 5G/6G.

📚 Estrutura Formativa: 8 Blocos Modulares Canônicos

Do comportamento distribuído em estruturas planares ao projeto de circuitos ativos e calibração avançada de VNA.

[MOD-LT] Compartilhado • Disponível

Linhas de Transmissão Planares e Efeitos Dispersivos

Equações do telegrafista, microstrip, stripline, CPWG e SIW. Síntese Wheeler/Hammerstad, perdas por condução/dielétrico e dispersão em ondas milimétricas (5G/6G).

⚡ Teste Rápido 📖 Teoria & Síntese → Slides (PDF) ⬇ Calc. Microstrip →
[MOD-MAT] Compartilhado • Disponível

Matrizes de Redes de Micro-ondas ([S], [ABCD], [Z], [Y])

Ondas incidentes e refletidas de potência, matriz de espalhamento [S], propriedades de simetria, reciprocidade e unitaridade sem perdas, de-embedding e quadripolos em cascata.

⚡ Teste Rápido 📖 Teoria & Matrizes → Slides (PDF) ⬇ Conversor ABCD/S →
[MOD-GUI] Compartilhado • Disponível

Guias de Ondas, Modos Híbridos e Transições SIW

Modos TE e TM em guias retangulares/circulares e transições para Substrate Integrated Waveguide (SIW) com fileiras de vias metálicas em PCB.

⚡ Teste Rápido 📖 Teoria & SIW → Slides (PDF) ⬇
[MOD-CAS] Banda Larga • Disponível

Casamento de Impedância de Banda Larga e Linhas Taperadas

Teorema e limites analíticos de Bode-Fano, transformadores multi-seções (Binomial de máxima planaridade e Chebyshev de ripple constante), tapers contínuos de Klopfenstein e stubs radiais.

[MOD-DIV] Multi-Portas • Disponível

Divisores e Acopladores Planares de Banda Larga

Divisores de Wilkinson multi-seções de Cohn para cobertura multi-oitavas, linhas acopladas paralelas, acopladores interdigitados planares sem pontes aéreas, híbridas de quadratura branch-line e híbridas em anel rat-race 180°.

[MOD-FIL] Filtros • Disponível

Filtros Planares de Micro-ondas

Teoria clássica (Su, Ludwig, Pozar), aproximações canônicas, Richards, Kuroda, stepped-impedance, linhas acopladas, hairpin, ressonadores SIR e cavidades ressonantes SIW em ondas milimétricas.

[MOD-DIO] Semicondutores • Disponível

Diodos de Altas Frequências e Circuitos de Controle

Diodos Schottky (condução unipolar em THz), diodos PIN e modulação de condutividade em RF (rs ∝ 1/IDC), chaves SPST série/shunt, chaves SPDT com transformadores λ/4, varactores e Manley-Rowe, dobradores f0 → 2f0, misturadores balanceados e diodos Gunn/IMPATT.

[MOD-AMP] Ativos • Disponível

Amplificadores de RF e Estabilidade Ativa

Modelagem de transistores GaN HEMT e GaAs pHEMT, círculos de estabilidade de Rollett (K > 1, Δ < 1, fator μ), ganho de potência do transdutor (GT, GP, GA), casamento conjugado simultâneo, LNAs e amplificadores distribuídos.

[MOD-MED] Metrologia • Em breve

Medições em RF, Modelo de 12 Erros e Calibração de VNA

Arquitetura de analisadores de redes vetoriais (VNA), modelo sistemático de 12 termos de erro, calibração coaxial (SOLT) vs calibração planar em substrato (TRL), refletometria no tempo (TDR) e analisadores de espectro.

[MOD-MTL] ★ Material Bônus

Análise de linhas de transmissão com multicondutores

Modelagem analítica de Clayton Paul nos domínios do tempo e frequência, análise detalhada da microfita tripla da Figura 5.32 em 2.4 GHz ($Z_0 = 50\,\Omega$), extração das matrizes $[\mathbf{L}]$ e $[\mathbf{C}]$, modos 2D, batimento direcional cíclico e estudo de redes de distribuição de 13.8 kV (60 Hz).