Introdução

[0001] Refere-se o presente pedido de patente de invenção a um inédito DISPOSITIVO PARA COMPARAÇÃO DE PADRÃO DE MATERIAIS DIELÉTRICOS A PARTIR DE ANTENA VIVALDI ANTIPODAL COM BORDA EXPONENCIAL, o qual utiliza uma antena de banda ultra larga (UWB), 1500- 2500 MHz, Vivaldi Palm Tree em micro-ondas de campo próximo radiante para identificar as características dielétricas através da reflexão do sinal aplicado em um líquido em material dielétrico fluido, sólido ou coloidal.

Campo de aplicação

[0002] O campo de aplicação, da invenção, é no controle de qualidade em indústrias do setor de petróleo e gás, farmacêutico, cosmético, de tintas e alimentício, pela identificação por meio das características dielétricas de materiais dielétricos.

Convencimento

[0003] É de conhecimento dos técnicos no assunto que para o entendimento do fator diferencial entre o uso da antena Vivaldi Palm Tree e as demais antenas, como, por exemplo, Horn e as Vivaldi padrões, é necessário clarificar o conceito de campos irradiados, cuja potência é atenuada diretamente proporcional ao incremento exponencial da distância do ponto de análise e o centro de fase da antena, ou seja, quanto mais longe, maior será a perda de potência do sinal, em uma ordem exponencial. Por sua vez, para o conceito de campo eletromagnético de uma antena diretiva, como é o caso da Vivaldi Palm Tree, existem três regiões de naturezas diferentes, que devem ser consideradas: campo próximo reativo, campo próximo radiante, e regiões de campo distante [1 - 4],

[0004] A região espacial, logo a frente da antena, região de campo próximo, é dividida em duas regiões específicas. A primeira, é a região de campo próximo reativo, que vai do centro de fase da antena até a distância de À / (2TT). Nesta região, os campos elétricos ainda estão sob a influência das cargas elétricas e sua energia diminui exponencialmente com a distância do centro de fase da antena, desta forma, essa região não sofre influências significativas do meio dielétrico a ponto de ser utilizada como um sensor. Além desta região, até a distância (2D ² ) / À, onde D é a maior dimensão da antena, que no caso das antenas Vivaldi da Classe Palm Tree, chega a ser três vezes menor que das antenas Vivaldi convencionais, existe a região de campo próximo reativo, onde os campos elétricos já são de natureza radiante e a influência das cargas elétricas, provenientes das correntes superficiais na antena, é parcial, sendo assim, a distribuição angular da energia irradiada ainda depende da distância da antena, porém, torna-se uma região ideal para o sensoriamento não invasivo pelas interações do sinal com o meio dielétrico em teste [5]. A partir desta região, tem-se a região do campo distante, onde a distribuição angular da energia irradiada é predominantemente independente da distância até a antena, ou seja, não é mais influenciada por ela [6].

[0005] Neste contexto, novas tecnologias que possibilitam utilizar a antena Vivaldi Palm Tree para operar como sensor são bem-vindas no segmento em questão.

Estado da técnica

[0006] O atual estado da técnica antecipa alguns documentos de patentes que versam sobre dispositivos para medições não invasivas, como o CN105298489 A intitulado “CONTINUOUS MEASUREMENT METHOD OF DIELECTRIC CONSTANT FREQUENCY DISPERSION CHARACTERISTIC AT WIDE SPECTRUM OF WELLCLOSE STRATUM” - apresenta uma técnica para identificação da constante dielétrica em espectro UWB de estratos. A técnica visa a identificação de saturação de água e óleo em estratos. Através de diferenças nos resultados é possível estimar a quantidade de água e óleo presentes. A técnica foca na identificação de água e óleo, onde um pesquisador faz a análise e identifica as frequências associadas a água e óleo.

[0007] A técnica foca na identificação de água e óleo enquanto o equipamento ora proposto identifica as diferenças entre um padrão de referência, adquirido de forma automatizada, com o padrão adquirido, permitindo identificar adulteração ou confirmação de que se o produto confere com a referência produzida. [0008] O documento US5448501 A intitulado “ELECTRONIC LIFE DETECTION SYSTEM” - descreve uma técnica para identificação de pessoas ou animais em um ambiente. As frequências adequadas, segundo a patente, estão na faixa de 1 ,3GHz a 1 ,6GHz. Aplicando-se a transformada rápida de Fourier (FFT), obtém-se um espectro eletromagnético de retorno e compara-se com um padrão armazenado, sendo possível, identificar se existe a presença de um humano ou animal no ambiente.

[0009] A solução do documento acima é atrelada a um VNA e a uma antena que coleta coeficientes de reflexão em campo distante, oriundos de interações com os animais e pessoas dispostos em uma região distante da antena.

[0010] O documento US8524445 B2 intitulado “DETECT AND IDENTIFY VIRUS BY THE MICROWAVE ABSORPTION SPECTROSCOPY’ - descreve um processo de identificação de vírus, através da análise das curvas Sn e S21 para caracterização das frequências de ressonância de determinados grupos de vírus. A caracterização das frequências de ressonância de certos grupos de vírus é feita de forma manual. Conhecendo-se estas frequências, é possível determinar rapidamente, quais tipos de vírus estão presentes na amostra.

[0011] As diferenças entre esta patente e 0 dispositivo proposto está na forma como 0 sinal é coletado e processado. Uma frequência de ressonância, é uma frequência onde 0 material analisado absorve a onda eletromagnética, de forma que 0 parâmetro S21 apresente uma queda abrupta, indicando a absorção do sinal eletromagnético.

[0012] O documento W02006031155 A2 intitulado “METHOD OF EXPLOSIVES DETECTION AND IDENTIFICATION’ - descreve uma técnica para detectar explosivos, que utiliza sinais em frequências de 300MHz a 150GHz. O sinal refletido é analisado verificando-se sua amplitude e mudança de fase. Materiais possuem absorções diferentes. Sabendo-se as frequências de absorção de certos explosivos, é possível indicar sua presença. Esta técnica depende de interferência humana para reconhecimento das frequências, que não são descritas no documento, sendo necessário que um pesquisador identifique as frequências dos explosivos que serão analisados. A principal diferença entre esta patente e a proposta neste documento é 0 processo automatizado de leitura, que não depende da presença de um pesquisador para reconhecimento de determinadas frequências.

[0013] Não há como formar e armazenar um padrão em programa externo para posterior utilização em processos de comparação.

[0014] O documento CN103630555 A intitulado “METHOD FOR DETECTING LIQUID HAZARDOUS SUBSTANCES BY ADOPTING MICROWAVE MULTI- FREQUENCY-POINT VECTOR DETECTION" - descreve um processo para identificação de substâncias perigosas, através da coleta do coeficiente de reflexão em frequências distribuídas nas bandas S, C e X.

[0015] O equipamento do documento acima opera adquirindo o coeficiente de reflexão e mudança de fase, utilizado apenas em líquidos perigosos, permitindo o reconhecimento de forma genérica. Devido a sensibilidade da antena Vivaldi Palm do pedido ora reivindicado, otimizada para coletar dados em campo próximo radiante, a sensibilidade do parâmetro Sn adquirido (coeficiente de reflexão x frequência), após coletado e processado, produz um padrão, que é único do lote do material produzido, se um material semelhante, porém de outro lote, for analisado, devido a sensibilidade da antena, gerará outro parâmetro Sn ligeiramente diferente. Isso é o suficiente para identificar que os dois materiais não foram produzidos juntos, tratando-os como produtos diferentes (apesar de semelhantes). Apenas materiais do mesmo lote, vão gerar curvas do parâmetro Sn semelhantes. Qualquer alteração produzida será identificada, o que é diferente do encontrado na patente CN103630555A, que identifica o material de forma genérica.

[0016] O documento US8882670 B2 intitulado “APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING CONSTITUENT CONCENTRATIONS WITHIN A BIOLOGICAL TISSUE STRUCTURE” - apresenta um equipamento que é constituído de um VNA e duas antenas do tipo Horn acopladas, o tecido biológico é inserido entre as duas antenas. O sinal é adquirido e as frequências de ressonâncias são determinadas. Por meio de um processamento do sinal, é possível estimar a concentração dos constituintes do tecido analisado. [0017] O documento US6480141 B1 intitulado “DETECTION OF CONTRABAND USING MICROWAVE RADIATION” - descreve um processo de identificação de contrabando em pneus de veículos. O equipamento utiliza um VNA e duas antenas do tipo Horn, que são colocadas uma de cada lado a uma certa distância dos pneus na ordem de centímetros. O sinal é transmitido e é analisado em um gráfico e por registro do pesquisador, identifica-se quais valores presentes no gráfico determinam um pneu com ar ou um pneu com corpos estranhos eu seu interior.

[0018] Na solução acima é obrigatória a intervenção humana e é aplicável somente ao pneu de um veículo.

[0019] Em complemento aos documentos de anterioridades US6480141 B1 , US8882670B2, US8524445B2, utilizam duas antenas para aquisição das leituras de reflexão e transmissão. O dispositivo, por utilizar duas antenas, apresenta um processo de fabricação mais complexo, maior peso e tamanho. Além disso, dispositivos com duas antenas, necessitam de um processo de calibração mais complexo e operação dificultosa, pois quanto maior o número de antenas, maior é a possibilidade de recepção de interferências.

[0020] Os documentos de anterioridades W02006031155A2, CN103630555A, CN105298489A e US5448501A operam com apenas uma antena em cada uma delas adquirindo sinais de reflexão e fase, utilizando antenas não otimizadas para campo próximo radiante, o que reduz consideravelmente sua sensibilidade. Determinados objetos ou materiais são reconhecidos através de frequências específicas, definidos pelo pesquisador e de forma genérica.

Objetivos da invenção

[0021] É objetivo da presente invenção propor um dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos obtidos do processamento dos sinais refletidos a partir da interação das ondas eletromagnéticas utilizando a antena Vivaldi antipodal Palm Tree com borda exponencial, no intervalo de frequência de 1500 a 2500 MHz para a determinação das características dielétricas.

[0022] É objetivo da presente invenção propor um dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal com borda exponencial capaz de realizar a identificação e o registro das características dielétricas de materiais não metálicos, tais como: um gás, líquido, sólido ou coloidal dielétrico, por exemplo: bebidas, derivados de petróleo, funções oxigenadas (ex.: álcoois), óleos comestíveis (ex.: azeites), óleos não comestíveis (ex.: óleo de mamona, lubrificantes), pós de diversos tipos (como talco, farinha), materiais coloidais como graxas, ceras, emulsões, pastas etc..

[0023] É objetivo da presente invenção propor um dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal com borda exponencial de alta sensibilidade, do tipo Vivaldi Palm Tree, em que o padrão dielétrico coletado, e armazenado, é único e só é reproduzido em leituras do material pertencente ao mesmo lote de produção, que foram produzidos utilizando-se os mesmos materiais. Sendo um dispositivo capaz de identificar se o material ou produto produzidos sofreram variações, que os tornaram divergentes da versão que saiu da linha de produção.

[0024] É objetivo da presente invenção propor um dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal, do tipo Vivaldi Palm Tree, com borda exponencial que trabalha com uma faixa de frequência maior e não depende de um pesquisador para identificar quais frequências são responsáveis pela identificação, sendo que um padrão é coletado pelo dispositivo, que pode ser armazenado e em outro momento, utilizado para comparação e identificação de divergências no líquido.

[0025] É objetivo da presente invenção propor um dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal, do tipo Vivaldi Palm Tree, com borda exponencial que opera fazendo uma varredura automatizada, coletando vários coeficientes de reflexão nas frequências indicadas, que são parte do parâmetro Sn. Ao se processar este conjunto de frequências, é obtido o padrão que pode ser armazenado por programa externo e utilizado em processos de comparação.

[0026] É objetivo da presente invenção propor um dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal, do tipo Vivaldi Palm Tree, com borda exponencial cujo padrão pode ser armazenado por programa externo e utilizado em processos de comparação, identificando se é o mesmo líquido ou se é divergente do padrão coletado.

[0027] É objetivo da presente invenção propor um dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal, do tipo Vivaldi Palm Tree, com borda exponencial que opera com uma única antena é que posicionada a alguns milímetros do líquido em análise, coletando seu coeficiente de reflexão em um conjunto sequencial de frequências, que após processado, forma um padrão que pode ser armazenado e utilizado para determinar divergência com uma leitura posterior do líquido em análise.

[0028] É objetivo da presente invenção propor um dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal, do tipo Vivaldi Palm Tree, com borda exponencial portátil, dispensando alimentação direta na rede elétrica (alimentação por bateria), assim como podendo ser produzido em processo industrial de menor complexidade, pois tem menores dimensão, peso e número de componentes. [0029] É objetivo da presente invenção propor um dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal, do tipo Vivaldi Palm Tree, com borda exponencial de ótima relação custo x benefício.

Sumário da invenção

[0030] O DISPOSITIVO PARA COMPARAÇÃO DE PADRÃO DE MATERIAIS DIELÉTRICOS A PARTIR DE ANTENA VIVALDI ANTIPODAL COM BORDA EXPONENCIAL utiliza apenas uma antena do tipo Vivaldi Palm Tree otimizada para trabalhar com sinais eletromagnéticos de campo próximo radiante, que vai de 1500 à 2500 MHz com uma potência de 1dBm, oferecendo maior sensibilidade, coletando seus coeficientes de reflexão que potencializa um número maior possibilidades na detecção de padrões, de forma autônoma, que podem ser utilizados para identificar material sólido, coloidal ou fluídico, como um padrão único que permite verificar a diferença entre lotes do mesmo material e não apenas o reconhecimento de forma genérica. O dispositivo com nível de potência mais baixo (1 dBm) evita eventuais mudanças nas características do material em análise, sendo uma análise não destrutiva, possibilitando reutilização do material pós-análise, e mesmo acoplado diretamente linha em processos de fluxo contínuo

Descrição das figuras

[0031] Na sequência são apresentadas as figuras para melhor explicar o pedido de patente de forma ilustrativa e não limitativa:

Figura 1 : Vista em perspectiva do dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal com borda exponencial, com o tubo de ensaio explodido;

Figura 2: Vista em perspectiva invertida dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal com borda exponencial;

Figura 3: Vista lateral em corte dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal com borda exponencial;

Figura 4: Vista superior em corte do dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal com borda exponencial;

Figura 5: Diagrama esquemático do funcionamento dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal com borda exponencial;

Figura 6a: Representação gráfica do parâmetro Sn de uma amostra lida pelo dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal com borda exponencial;

Figura 6b: Representação de simulação numérica computacional das ondas eletromagnéticas transmitidas pela antena Vivaldi classe Palm Tree para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal com borda exponencial;

Figura 7: Representação das ondas transmitidas e refletidas no dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal com borda exponencial; Figura 8: Representação do dispositivo para comparação de padrão de materiais dielétricos a partir de antena Vivaldi antipodal com borda exponencial acoplado diretamente em linha de processos de fluxo contínuo.

Descrição detalhada da invenção

[0032] O DISPOSITIVO PARA COMPARAÇÃO DE PADRÃO DE MATERIAIS DIELÉTRICOS A PARTIR DE ANTENA VIVALDI ANTIPODAL COM BORDA EXPONENCIAL, objeto desta solicitação de patente de invenção consiste em uma antena (4) Vivaldi da classe Palm Tree conectada à porta 1 (8) de um analisador vetorial de redes (5) por um cabo coaxial (9) e que na frente da antena (4) Vivaldi da classe Palm Tree é inserido um tubo de ensaio (10) contendo material dielétrico (líquido em análise), que é identificado por suas características dielétricas através da análise do coeficiente de reflexão de um sinal de banda ultra larga (UWB) que vai de 1500 à 2500 MHz com uma potência de 1dBm.

[0033] Mais particularmente, a invenção reivindicada trata de um dispositivo (1 ) composto por uma superfície inferior (2) totalmente plana, para garantir maior estabilidade e apoio durante sua operação, e uma parte superior (3), ambas removíveis, para permitir acesso aos componentes internos, com destaque para uma antena (4) Vivaldi da classe Palm Tree, feita de FR-4 e medindo 150 x 150 x 1 ,6 mm ³ de volume, conectada a um VNA (5) composto basicamente por um gerador de sinal de rádio frequência (6) operando na faixa de 1500 - 2500 MHz e conectado a entrada de um acoplador (7), que pode ser passivo na forma de acoplador de micro linha planar ou ativo na forma de um mixer, que está ligado através da porta 1 (8) do VNA (5) supracitado que alimenta por meio do cabo coaxial (9) a antena (4) Vivaldi da classe Palm Tree que está direcionada para o tubo de ensaio (10) não metálico inserido na cavidade (11 ) do dispositivo (1 ), meio em teste, que contêm o líquido em análise e na saída do acoplador (7) está ligado o receptor de RF (12) do VNA (5) que processa o sinal retornando o coeficiente de reflexão, que é obtido através da porta USB (13) pelo programa de computador (14) externo. O conjunto de frequências com seus respectivos coeficientes de reflexão medidos, quando processados, formam um padrão, que pode ser armazenado e utilizado como referência para futura leitura e comparação.

[0034] O líquido em análise é um material dielétrico, podendo ser aplicado em materiais do estado sólido, coloidal e gasoso. Entende-se por líquido de material dielétrico, qualquer tipo de líquido que possua moléculas orgânicas ou qualquer outro material mineral dissolvido nele, como óleos, combustíveis, bebidas em geral, água comum etc. O líquido é identificado por suas características de interação eletromagnéticas através da análise do coeficiente de reflexão de um sinal de banda ultra larga (UWB) de campo próximo radiante que vai de 1500 a 2500 MHz com uma potência de 1dBm.

[0035] O dispositivo (1 ) é controlado pelo programa de computador externo, que compara o padrão previamente armazenado, do líquido autêntico, com o padrão coletado pelo dispositivo (1 ), do líquido em análise e determina o percentual de semelhança entre ambos os padrões e retornando como resposta desta comparação, três possíveis estados: Estado 1 : PASSOU - Quando o percentual vai de “A%” até 100% de equivalência; Estado 2: ALERTA - Quando o percentual vai de “B%” até “A%” de equivalência; e por fim o Estado 3: FALHOU - Quando o percentual de comparação entre o padrão previamente armazenado do líquido autêntico e o do líquido em análise, fica abaixo de “B%”. Neste caso os valores A% e B% podem ser definidos pelo programa de computador externo.

[0036] Operacionalmente, o dispositivo (1 ) gera uma onda eletromagnética (sinal), através da antena (4) Vivaldi Palm Tree, que produz um feixe diretivo que incide na fronteira entre o ar livre (meio de propagação e o tubo de ensaio (10) do líquido em análise (meio de propagação 2(£ ₂ , Í ₂ )), onde z = 0, de forma perpendicular à interface entre estes dois meios e sendo z o eixo de propagação do sinal.

[0037] Considerando que entre a permissividade elétrica (e) e a permeabilidade magnética ( ), a primeira, propriedade do líquido em análise, afetará em maior ordem de grandeza a onda eletromagnética (sinal), desta forma, ao se considerar apenas o domínio elétrico da intensidade de campo, do sinal e definir a região 1( ) como o meio de propagação no qual z < 0 e a região 2(e ₂ ), como o meio de propagação no qual z > 0, sendo que a antena (4) Vivaldi Palm Tree se encontra na região 1( ) e o sinal viaja na direção +z, com polarização linear ao longo de , tem-se fasorialmente que:

[0038] Em que é real e cujo sinal viaja progressivamente (+) na direção da interface (superfície) em z = 0, denominado sinal incidente e é normal a esta superfície. Uma parcela deste sinal incidente pode ser transmitida (sinal transmitido) através da interface no limite z = 0, para a região 2(e ₂ ), gerando um sinal, que também viaja na direção +z na região 2(e ₂ ):

[0039] Outro sinal surge, da interação entre o sinal incidente e a interface (z = 0), viajando em I G _x ), na direção -z, conhecido como sinal refletido:

[0040] Desta forma, a intensidade de campo elétrico total, considerada contínua em z = 0 será:

[0041] Ou seja, o sinal transmitido será equivalente a soma dos sinais incidente e refletido, mas como o sinal refletido está viajando em -z, o sinal transmitido será a diferença dos sinais incidente e o refletido.

Ao se relacionar a amplitude do campo elétrico do sinal refletido, com a do campo elétrico do sinal incidente, temos o conceito de coeficiente de reflexão (T): _ .ys 1

[0042] Esta relação está diretamente ligada à polarização elétrica do líquido em análise na região 2(e ₂ ), em que as moléculas deste líquido, sofrerão, cada uma, um momento de dipolo:

[0043] Equivalente ao produto da carga elétrica (Ç) e a distância (<í) entre o centro de massa das regiões polarizadas da molécula em questão. Como são ‘n’ moléculas por unidade de volume (dipolos elétricos ou Av), pode-se determinar o Vetor Polarização (P) como sendo o momento de dipolo por unidade de volume:

[0044] Este Vetor Polarização ( ), estando associado aos dipolos elétricos, relaciona-se com as cargas do líquido em análise na região

[0045] Em que é uma constante relacionada às características dielétricas do líquido em análise, chamada de susceptibilidade elétrica, logo o sinal transmitido será:

[0046] E por meio destas relações constitutivas entre o sinal eletromagnético e o meio na região 2(6 ₂ ), o dispositivo obtém as informações necessárias para identificar o líquido em análise. Neste caso, ao ser alterada a fórmula do líquido em análise, de tal modo que a susceptibilidade elétrica do líquido seja alterada, os resultados do processo de análise serão suficientes para evidenciar a probabilidade de que o líquido em análise tenha sido alterado.

[0047] Há diversas outras interfaces, sendo elas, entre o conector do VNA (5) e o cabo coaxial (5), entre o cabo coaxial (5) e o conector da antena (4) Vivaldi Palm Tree, entre a antena (4) Vivaldi Palm Tree e o ar livre, entre o ar livre e a estrutura do dispositivo (1 ), uma série de interações eletromagnéticas irão ocorrer (diversas outras reflexões), por isso, e por serem todas consideradas constantes, adota-se um procedimento de calibração para que sejam normalizadas, magnificando-se apenas a análise proveniente do sinal refletido da interface entre o ar e o líquido em análise.

[0048] Como o padrão coletado é feito através do coeficiente de reflexão, matematicamente é possível avaliar o comportamento do espalhamento da radiação eletromagnética do dispositivo, por meio de parâmetros S (Scattering parameters), como visto na Matriz de espelhamento abaixo (DE OLIVEIRA, 2019).

[0049] Com a matriz de espalhamento pode-se realizar a análise do dispositivo (1 ) e seu sinal de alta frequência. A matriz S permite realizar a análise por meio de uma rede de duas portas, estudando os níveis de tensões e correntes em suas entradas e saídas, sendo possível assim calcular os sinais normalizados (“a„” e “b„”) que representam a amplitude complexa dos sinais eletromagnéticos normalizados. Por meio destes parâmetros, a _n e b _n , se calcula as potências incidentes e refletidas em cada canal, elevando cada termo ao quadrado e extraindo seu módulo. Além disso, por meio da razão dos sinais normalizados, é possível calcular os parâmetros S, em que para uma rede representada por duas portas, são conhecidos como:

• S _1;i coeficiente de reflexão na porta de entrada (porta 1 ) com a porta de saída

(porta 2) terminada por uma carga casada;

• s ₁₂ coeficiente de reflexão na porta de saída com a porta de entrada terminada por uma carga casada;

• S _2i ganho de transmissão direto (ou perda por inserção) com a porta de saída terminada por uma carga casada;

• s ₂₂ ganho de transmissão reverso (ou perda por inserção) com a porta de entrada terminada por uma carga casada. [0050] Estes parâmetros são descritos no formato onde o “S" vem do termo Scaterring (espalhamento), onde “n” é associado ao índice do sinal normalizado do canal b _n e “m” é associado ao índice do sinal normalizado do canal Pela razão dos parâmetros de saída (h„) e de entrada («„), pode-se calcular os parâmetros de espalhamento. Observa-se que a matriz de espalhamento pode ter o número de linhas e colunas igual ao número de portas do dispositivo sobre teste (DUT). Não obstante, é possível converter os parâmetros S da sua forma padrão para a escala Decibel, que é amplamente usada para análise deste tipo de dispositivo. Para exemplificar, a conversão 5 _n é realizada pela fórmula abaixo:

[0051] Também é possível por meio dos parâmetros e da impedância característica (Z _o ) usada como referência para as medições, calcular as impedâncias de entrada (z ) por meio da fórmula abaixo:

Z — ZQ S ¹¹ ~ z + z _o

[0052] Portanto, como foi visto, por meio dos parâmetros S é possível extrair diversas informações e funcionamento de dispositivos sob teste. De fato, ao se obter um conjunto de leituras dos coeficientes de reflexão em função da frequência, com a sensibilidade disponível na antena da classe Vivaldi Palm Tree, ao se posicionar o material de análise dentro do limite do campo próximo radiante, que ocorre imediatamente após a saída da antena, conforme região vermelha da figura 6b, é possível coletar de forma muito mais detalhada o parâmetro Sn conforme ilustrado na figura 6a. A sensibilidade da antena Vivaldi Palm Tree é tão grande, que esta curva apresentada, só será reproduzida com outro material proveniente do mesmo lote de produção. Se for utilizado o mesmo material, mas de outro lote, pequenas alterações na curva serão detectadas, permitindo identificar o produto lote a lote. Com isso é possível coletar, processar e armazenar este padrão em programa externo e utilizá-lo para comparações dizendo se o material analisado pertence a determinado lote do material produzido e ainda identificar através de comparação do padrão gerado (a curva), se o produto sofreu qualquer tipo de alteração, seja por alterações lícitas ou ilícitas.

[0053] O dispositivo (1 ) emprega um material absorvedor (15) eletromagnético para revestir todo o seu interior para minimizar interferências eletromagnéticas externas e que as ondas radiadas dentro do dispositivo (1 ) ao interagir com esse material são absorvidas, portanto criando um ambiente interno controlado e livre de interferências o que melhora a robustez na leitura evitando leituras erradas devido às interferências externas. O material absorvedor (15) preferencialmente do tipo AEP com geometria laminar plana de espessura 1 ,9 cm com condições de operação de 21 ^S C com possibilidade de variação para mais ou menos 3 ^S C e umidade relativa do ar 55% podendo também variar para +/- 15% e possui capacidade de absorção maior que -20 dB em frequências maiores que 3 GHz até 40 GHz.

[0054] O dispositivo (1 ) é capaz de realizar leitura de referência e de comparação na linha de produção (16) produção, em que os processos são contínuos, seja esse produto sólido, fluído ou coloide que esteja passando no duto (17), desde que revestido com lâminas em material absorvedor (15) eletromagnético para minimizar ruídos eletromagnéticos externos e a radiação da antena (4) Vivaldi Palm Tree para o meio externo, apesar que a potência do dispositivo é muito baixa.

[0055] As lâminas em material absorvedor (15) eletromagnético podem envolver as embalagens dos produtos, sejam elas de qualquer natureza, para fins de cumprir o mesmo objetivo citado anteriormente, que é de blindar o dispositivo (1 ) dos ruídos eletromagnéticos externos para realizar a leitura de referência e comparação de padrão, expandido a aplicação do dispositivo (1 ) para leituras diretamente na embalagem dos produtos, seja qual for sua forma. Referências:

[1]- R. K. Amineh, A. Trehan, and N. K. Nikolova, “TEM horn antenna for ultra-wide band microwave breast imaging,” Progress In Electromag. Res., vol. 13, pp. 59-74, Jan 2009.

[2]- R. K. Amineh, et al., “Near-field microwave imaging based on aperture raster scanning with TEM horn antennas,” IEEE Trans, on Anten. and Propag., vol. 59, no. 3, pp. 928-940, Mar. 2011.

[3]- R. C. Johnson, H. A. Ecker, and J. S. Hollis, "Determination of far-field antenna patterns from near-field measurements,” Proceedings of the IEEE, vol. 61 , no. 12, pp. 1668-1694, Dec. 1973.

[4]- D. Comite et al. "The role of the antenna radiation pattern in the performance of a microwave tomographic approach for GPR imaging." IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing vol .10. no. 10, 4337-4347, 2017.

[5]- A. M. De Oliveira et al. “A Fern Antipodal Vivaldi Antenna for Near-Field Microwave Imaging Medical Applications.” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 69, no. 12, p. 8816-8829, 2021.

[6]- DE OLIVEIRA, Alexandre Maniçoba e JUSTO, João Francisco. Eletromagnetismo Aplicado: Antena Vivaldi para Imagens Médicas por Micro-ondas. São Paulo: CDA, 2019. ISBN 978-85-471 -0320-0.