Modelagem por Elementos Finitos da Influência da Maritimidade na Propagação de Ondas Eletromagnéticas

MODELAGEM POR ELEMENTOS FINITOS DA INFLUÊNCIA DA MARITIMIDADE NA PROPAGAÇÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS Murilo Teixeira Silva - Departamento de Tecnologia Eletro Eletrônica – IFBA Lurimar Smera Batista – Prof. Dr./Orientador – Depto. de Ciências Aplicadas – IFBA B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica 1. INTRODUÇÃO O estudo da propagação de ondas eletromagnéticas em diferentes regiões é de grande importância para as telecomunicações, principalmente para a melhoria da cobertura do sinal. Ao se propagar pelo espaço a partir de uma fonte distante, o campo eletromagnético encontra meios de diferentes condutividades no trajeto, atenuando o sinal emitido. Devido à multiplicidade de fatores envolvidos, a simulação computacional é bastante empregada na análise de campos eletromagnéticos. Em meios com condições físicas complexas, o Método dos Elementos Finitos (MEF) é o mais indicado para simulações. Neste trabalho, apresenta-se a simulação da propagação de ondas eletromagnéticas utilizando o MEF, com o objetivo de estudar os efeitos da maritimidade sobre os sinais.

(a)

(b)

2. METODOLOGIA • Teoria da Onda Eletromagnética • Campo Elétrico Primário 𝑍𝑜 𝐻𝑜 −𝑗𝛾2𝑦 𝑬𝑝 = −𝑗 2 𝑒 𝛾

(c)

• Campo Elétrico Secundário 𝛻𝑌 1 2 −𝛻 𝑬𝑠 . − 𝛻 𝑬𝑠 + 𝑍𝑌𝑬𝑠 = 𝛻 𝑬𝑝 . 𝛻 ∆𝑌 𝑌 𝑌

+ 𝑍∆𝑌𝑬𝑝

• Simulação Numérica: Método dos Elementos Finitos • Frequência: 1kHz (Geofísica) e 1850 MHz (3G) • Modelos de Estruturas • Região Litorânea Urbana • Região Litorânea Não-Urbana • Região Continental Urbana

Figura 2. Amplitude do Campo Elétrico Sobre Região Litorânea Não Urbana (a), Litorânea urbana (b) e Continental Urbana (c), com Frequência de 1850 MHz

Na região litorânea não urbana, o campo apresenta um comportamento linear devido à alta frequência de emissão em relação às resistividades das estruturas. Com a presença do concreto na região litorânea urbana, a amplitude de sinal foi imediatamente alterada, impactando a amplitude mesmo em regiões sem concreto. Na região continental urbana, observase o efeito atenuante do concreto sobre o sinal, com comportamento similar ao solo. A ausência do meio de suspensão salina, que reduz a resistividade do ar, contribuiu para o aumento da amplitude do sinal nas regiões continentais.

4. CONCLUSÃO Observa-se uma distorção na amplitude do sinal emitidos da fonte devido ao contraste de resistividades na região litorânea, e que as regiões urbanas apenas agravam esta diferença, o que diminui a amplitude do sinal em comparação com as regiões em que não há presença da zona urbana. Figura 1. Representacão Física e Geometrica Tridimensional do Modelo de uma Região Litorânea Urbana

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES A Figura 2 apresenta a amplitude normalizada do campo elétrico total (primário e secundário) sobre uma região litorânea não-urbana (a), uma região litorânea urbana (b) e uma região continental urbana (c), emitido por uma fonte suficientemente distante à frequência de 1850 MHz.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BALMAIN, K.G.;JORDAN, E.C. Electromagnetic Waves and Radiating Systems. 2ª ed. Englewood Cliffs: Prentice-Hall. 1968. BATISTA, L. S. Espalhamento de Ondas Planas Eletromagnéticas Por Um Dique Vertical Com Cobertura. Bahia: UFBA, 2000 SYLVESTER,P.P.;FERRARI, R.L. Finite Elements for Electrical Engineers. 3ª ed. Cambridge: 1996.