Banca de DEFESA: RAFAEL VINICIUS TAYETTE DA NOBREGA

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
STUDENT : RAFAEL VINICIUS TAYETTE DA NOBREGA
DATE: 06/06/2024
TIME: 14:00
LOCAL: https://conferenciaweb.rnp.br/webconf/murilo-13
TITLE:

Modelagem e Avaliação de Desempenho de Circuitos Osciladores Baseados em Diodos de Tunelamento Ressonante para Comunicação Sem Fio em Terahertz

PAGES: 238
BIG AREA: Engenharias
AREA: Engenharia Elétrica
SUMMARY:

As futuras redes 6G proporcionarão novos mercados, serviços e indústrias, possibilitando uma infinidade de novas oportunidades e aplicações. Além disso, o 6G se beneficiará de tecnologias emergentes e disruptivas, como o sistema de comunicação sem fio em terahertz (THz). A banda THz (0,1–10 THz) vem recebendo uma atenção substancial devido seu amplo espectro não alocado, que viabiliza aplicações com grande largura de banda e alta capacidade. Felizmente, estes requisitos podem ser atendidos pelo diodo de tunelamento ressonante (RTD). Entretanto, suas potencias de saída são relativamente pequenas. Sendo assim, quando o RTD é empregado em transmissores, essa limitação prática impede o aumento do alcance de sistemas de comunicação sem fio. Assim, estudos buscando alternativas para aumentar a potência de saída do RTD continuam em desenvolvimento. Neste contexto, a presente tese objetiva-se a realização da modelagem analítica e avaliação de desempenho de circuitos osciladores em RTDs, para aplicação em sistemas de comunicação sem fio em THz. Para isso, desenvolvem-se modelagens numérica e analítica (simplificada) para a obtenção da atenuação atmosférica no canal. O modelo simplificado é composto por equações fechadas e tem validade no intervalo de 100 a 600 GHz. O modelo foi validado e comparado com vários modelos diferentes. Os resultados reproduzem corretamente os dados experimentais fornecidos, tornando o modelo de canal útil para avaliar o desempenho das redes THz. Na sequência, apresentam-se conceitos sobre o funcionamento dos circuitos baseados em RTDs, bem como suas principais figuras de mérito. Posteriormente, propõe-se um modelo compacto para caracterizar analiticamente circuitos osciladores baseados em RTDs. O modelo é formado por equações fechadas que descrevem o comportamento elétrico do dispositivo, considerando efeitos parasitas e sua degradação com o aumento da frequência de operação. Depois, o formalismo é validado e modelam-se diferentes circuitos osciladores. Com os resultados, os circuitos osciladores formados por um único RTD forneceram potências de saída de ate 5,0 mW em 300 GHz. Assim, o dispositivo modelado é um potencial candidato para aumentar a potência de saída das fontes no gap THz, principalmente no intervalo de frequência de 300 a 500 GHz, operando a temperatura ambiente. Logo a seguir, realiza-se a avaliação de desempenho de enlaces sem fio em ambiente externo, utilizando transmissores baseados em RTDs, sob diferentes condições climáticas adversas, tais como turbulência, chuva e erro de alinhamento entre antenas. À ferramenta analítica desenvolvida, combinam-se os efeitos determinísticos e aleatórios do canal de propagação, fornecendo assim equações fechadas para calcular a BER e a capacidade média do canal dos enlaces analisados. Portanto, após a validação do formalismo, aplica-se a ferramenta para modelar enlaces sem fio operando em 342 GHz. Agora, no ambito das aplicações em nanoescala, modelam-se circuitos osciladores baseados em RTDs de nanocoluna de GaAs/AlAs. Os resultados mostram que o sistema opera com nível ultra-baixo de potencia de consumo DC (160 nW), uma excelente eficiência de conversão DC-AC (2,4%) e taxa de dados da ordem de centena de Gb/s. Finalmente, o nanodispositivo pode ser usado em uma infinidade de aplicações nas futuras redes 6G, principalmente na área de saúde.

COMMITTEE MEMBERS:
Presidente - Interno ao Programa - 1761105 - MURILO BELLEZONI LOIOLA
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 2334927 - ANDRE KAZUO TAKAHATA
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 1762419 - CARLOS EDUARDO CAPOVILLA
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - OTÁVIO DE SOUZA MARTINS GOMES - UNIFEI - UNI
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - ANDRE DA FONTOURA PONCHET - ITA
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1761107 - RICARDO SUYAMA
Membro Suplente - Examinador(a) Externo ao Programa - 1296761 - MARCELO BENDER PEROTONI
Membro Suplente - Examinador(a) Externo à Instituição - CLENILSON RODRIGUES DA SILVEIRA - UFPA