Impacto e compensação da largura de banda vídeo em amplificadores de potência de elevado rendimento

The aim of this work is to determine, quantify and model the performance degradation of wideband power amplifiers when subject to concurrent multiband excitation, with a particular focus on the average efficiency variation. The origins of this degradation are traced to two main transistor properties: the output baseband current generation by the nonlinear transconductance, and the input baseband current generation by the nonlinear gate-source capacitance variation. Each mechanism is analised separately, first by providing a qualitative and intuitive explanation of the processes that lead to the observed efficiency degradation, and then by deriving models that allow the prediction of the average efficiency dependence with the input signal bandwidth. The resulting knowledge was used to improve matching network design, in order to optimize baseband impedance terminations and prevent the efficiency degradation. The derived models were experimentally validated with several PA prototypes implemented with Gallium Nitride HEMT devices, using both conventional and optimized baseband impedance matching networks, achieving over 400MHz instantaneous bandwidth with uncompromised efficiency. The consolidation of the wideband degradation mechanisms described in this work are an important step for modelling and design of wideband, high-efficiency power amplifiers in current and future concurrent multi-band communication systems.O objetivo deste trabalho é determinar, quantificar e modelar a degradação do desempenho de amplificadores de banda-larga quando submetidos a excitação multi-banda concorrente, com particular ênfase na variação do rendimento energético. As origens desta degradação são devidas a duas das principais propriedades do transístor: a geração de corrente em banda-base na saída pela variação não-linear da transcondutância, e a geração de corrente de banda-base na entrada pela variação não-linear da capacidade interna porta-fonte. Cada um destes mecanismos é analisado isoladamente, primeiro por uma explicação qualitativa e intuitiva dos processos que levam à degradação de eficiência observada e, em seguida, através da derivação de modelos que permitem a previsão da degradação do rendimento médio em função da largura de banda do sinal de entrada. O conhecimento resultante foi utilizado para melhorar o desenvolvimento de malhas de adaptação, por forma a otimizar as terminações de impedância em banda-base e prevenir a degradação do rendimento. Os modelos desenvolvidos foram validados experimentalmente em vários amplificadores de potência implementados com transístores de tecnologia GaN HEMT, utilizando malhas de adaptação convencionais e otimizadas, onde se obteve 400MHz de largura de banda instantânea sem degradação do rendimento. A consolidação dos mecanismos de degradação descritos neste trabalho são um importante passo para a modelação e projeto de amplificadores de elevado rendimento e largura-debanda para os sistemas de comunicação multi-banda concorrente convencionais e do futuro.Programa Doutoral em Engenharia Eletrotécnic

A QoS Solution for Three-Dimensional Full-HD H.264/MVC Video Transmission over IP Networks

Tridimensional video streaming has recently drawn significant attention from users and content providers. This has led to an implementation of 3D transmission over IP networks that extend the legacy 2D solution to support multiple views within each image. More recently, a Multiview Video Coding amendment of the H.264 standard has been approved which, among other applications, is being used on the encoding of 3D content in Blu-ray discs. This latter solution has shown to be capable of improving the compression ratio when compared with the Side-by-Side encoding, by exploring inter-view redundancies. In this paper, we evaluate the challenges of encoding and transmitting 3D content in MVC, for Full HD content distribution over IP networks. We also design and evaluate a Weighted RED queuing mechanism for QoS capable networks based on the MVC structure is capable of improving the quality of the received video

Can Interpersonal Behavior Influence the Persistence and Adherence to Physical Exercise Practice in Adults? A Systematic Review

Objective: Motivation seems to be a fundamental indicator of long-term physical exercise adherence. Self-Determination Theory (SDT) argues that social environment plays a central role in the satisfaction of basic psychological needs, which might directly affect the quality of one’s motivation. Individuals who appear to be more self-determined tend to persist longer at certain behaviors. Therefore, this body of work intends to analyze the relationship between motivational variables and behavioral outcomes in the exercise context, having as theoretical background the Self-Determination Theory. Methods: This systematic review was conducted through an electronic search on Web of Science, PubMed, SPORTDiscus, and PsycINFO. Data such as instruments, main predictors and results were collected from studies published between 1985 and 2018. A total of 35 empirical studies were considered for a detailed analysis. Results: Results showed the relevance of autonomy support performed by exercise professionals, as well as the major contribution that these behaviors have toward the satisfaction of basic psychological needs, besides the inherent benefits of developing more autonomous regulations. According to the literature, few studies have analyzed interpersonal thwarting behavior and the way this relates to basic psychological needs’ frustration. Nether less, there seems to be a negative relationship between less self-determined regulations and exercise practice. Conclusion: Despite the existence of numerous cross-sectional studies that demonstrate positive correlations between SDT and behavioral outcomes in the exercise context, longitudinal research that analyzes all six dimensions of interpersonal behaviors and their relationship with persistence and adherence to exercise proves to be crucial. However, according to this review, interventions based on SDT appear to be fundamental when it comes to promote the maintenance of a long-term exercise practice.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Optical Strategies for Generating and Transmitting Signals in OFDM-RoF Systems

Part 17: TelecommunicationsInternational audienceRadio-over-Fiber (RoF) systems which act as backbone networks are very promising means of reducing overall costs of 60 GHz WPANs, as well leading to networks with limited intercellular interference. The main objective of this paper is to compare the performance of two systems that generate Optical Single Side Band (OSSB) OFDM signals at the mm-wave band with and without optical up-conversion. Both systems use a DD-MZM: one is a standard model, whereas the other is a DD-MZM cascaded with a phase modulator (PM). The comparative study presented here also includes practical impairments such as the finite extinction ratio of DD-MZMs

Estudo e validação de um processo de fabrico de materiais compósitos

A indústria aeronáutica tem um grande impacto na economia mundial e, nos últimos anos, o aumento de componentes em material compósito aumentou consideravelmente. De facto, as novas gerações de aviões possuem mais de 50% dos componentes em material compósito, o que despoletou a necessidade do desenvolvimento dos processos de fabrico associados a este material, a fim de ser possível fabricar componentes com melhores propriedades e baixo peso. Estes processos de fabrico podem ser categorizados por famílias, sendo o Liquid Composite Molding (LCM) uma delas. Esta família em específico traz algumas vantagens face às outras, sendo elas o baixo volume de vazios e o elevado volume de fibras, que conferem ao componente melhores propriedades mecânicas. Um dos processos mais recentes no âmbito dos processos LCM é o Ultra-RTM, que ainda carece de otimização do processo de fabrico e validação das respetivas propriedades mecânicas. Na presente dissertação é realizado o estudo e validação do processo de fabrico UltraRTM. Para o efeito, foi desenvolvido um protótipo e um molde para o estudo do processo. Por fim, para a validação dos materiais escolhidos e do processo de fabrico, foram usadas simulações para averiguarem se o processo de fabrico e os materiais selecionados são os mais indicados. Como resultado deste trabalho, foi concluído que o Ultra-RTM é um processo mais eficiente e benéfico dentro da seleção.The aeronautical industry has a great impact on the world economy and, in recent years, the increase in composite material components has considerably increased. In fact, the new generations of aircraft have more than 50% of the components in composite material, which triggered the need to develop the manufacturing processes associated with this material, in order to be able to manufacture components with better properties and low weight. These manufacturing processes can be categorized into families, such as Liquid Composite Molding (LCM). This family in particular brings some advantages over others, namely the low volume of voids and the high volume of fibers, which give the component better mechanical properties. One of the most recent processes within the scope of LCM processes is the Ultra-RTM, which still needs optimization in the manufacturing process and validation of its mechanical properties. In this dissertation, the study and validation of the Ultra-RTM manufacturing process is carried out. For this purpose, a demonstrator and a mold for the study of the process were developed. Finally, for the validation of the chosen materials and the manufacturing process, simulations were used to ascertain whether the manufacturing process and selected materials are the most suitable. As a result of this work, it was concluded that the Ultra-RTM is a more efficient and beneficial process within the selection

Estratégias de geração e transmissão de sinais em sistemas OFDM-RoF

Dissertação de mest., Engenharia Elétrica e Eletrónica (Tecnologias de Informação e Telecomunicações), Instituto Superior de Engenharia, Univ. do Algarve, 2012Atualmente, os sistemas de telecomunicações Rádio sobre Fibra (RoF) prometem grandes melhorias a nível do desempenho em comunicações sem fios, permitindo a transmissão de conteúdo de alta definição que outrora se encontrava limitado aos sistemas de telecomunicações fixos; todavia, para um sistema RoF ser viável, é necessário efetuarem-se transmissões em bandas de frequência elevadas (nomeadamente na banda das ondas milimétricas), uma vez que, além de ser possível um aumento da largura de banda significativo, esta é uma região com uma vasta gama de frequências ainda não-licenciadas. Contudo, existem algumas limitações na transmissão RoF a elevadas frequências, nomeadamente o aumento dos efeitos de dispersão da fibra, que são muito mais significativos que a frequências baixas, limitando o comprimento da ligação fibra; os efeitos relacionados com o ruído de intensidade relativa (RIN) do laser, que vão adicionar ruído ao espectro ótico do sinal; os efeitos de interferências entre subportadoras aquando o processo de modulação ótica dos dados, que vão gerar erros de bit na receção do sinal e, finalmente, o desvanecimento seletivo na frequência, o qual vai causar oscilações de potência à saída da fibra. Como consequência, o principal objectivo desta dissertação consiste em analisar o desempenho de diferentes soluções de geração e transmissão de sinais OFDM em RoF e a sua respetiva resiliência aos efeitos supra mencionados. Numa das situações, são gerados sinais OSSB na banda das ondas milimétricas (a cerca de 60GHz), tendo sido comparado o desempenho de três soluções de modulação distintas (um modulador Mach-Zehnder (MZM) de 1 braço, um MZM não-linear de 2 braços e um MZM não-linear de 2 braços, mais modulador de fase); na outra situação analisada, foram gerados sinais OSSB na banda de frequências da região dos 60GHz, utilizando-se para tal um processo de conversão em frequência no domínio ótico, tendo sido comparado (também) o desempenho de três soluções de modulação (um MZM não-linear de 2 braços, um MZM não-linear de 2 braços, mais modulador de fase e um MZM Duplo Paralelo)

Modelação e optimização da geometria de canais de uma célula de combustível PEM recorrendo a um algoritmo genético

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016A geometria dos canais de distribuição de reagentes tem fortes implicações no desempenho, influenciando directamente os mecanismos de transporte de massa e corrente nas células de combustível de membrana de permuta protónica (PEM). Este trabalho apresenta uma nova abordagem à optimização da geometria da secção dos canais de circulação dos fluídos combustíveis e oxidantes, em que se implementa um modelo de optimização constituído por um modelo matemático de uma célula de combustível PEM, com geometria variável, e um algoritmo genético ajusta os parâmetros geométricos da secção dos canais procurando maximizar o envelope de performance da célula. O resultado deste processo é um conjunto de parâmetros geométricos optimizados que produzem formatos de canal para o ânodo e para o cátodo da célula de combustível. O desempenho da célula optimizada é confrontado com um modelo de referência, estabelecido no início do estudo, através da comparação de gráficos de densidade de corrente na membrana e nos eléctrodos, de concentração de reagentes e produtos no ânodo e das curvas de polarização resultantes de cada um dos modelos. Realiza-se também uma análise de sensibilidade sobre o modelo optimizado, variando cada um dos seus parâmetros geométricos em ±10% e infere-se sobre o impacto dos mesmos. Os resultados do estudo de optimização apresentam uma melhoria na densidade de corrente, no ponto de potência máxima, de 1.38% e um aumento de 7.66% na densidade de corrente limite do modelo optimizado face ao modelo de referência considerado.The PEM fuel cell channel geometry is a determining aspect on the performance of such systems. It’s design directely impacts the current and mass tasnspor phenomena inside the fuel cell. The presente study sugests a new aproach to channel geometry optimization, with the implementation of an optimization model that interconnects a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) mathematical model, wich comprises variable geometry capability, with a genetic algorithm in order to maximize the fuel cell performance. The result of the optimization process is a set of optimal channel geometry parameters for the anode and cathode of a fuel cell. The performance of the optimized fuel cell is compared with a pre-established reference model in terms of membrande and electrode current density, reactants and products concentration and resulting polarization curves. This study also features a sensitivity analysis of the geometry parameters in which a variation of ±10% was introduced in order to further understand the effects of the channel geometry in PEMFC systems. The study results show an increase 1.38% in maximum power current density and na improvement of 7.66% in limiting current density, when compared with the reference model

Amplificador de RF Doherty assimétrico de 2-vias

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesOs atuais esquemas de modulação e acesso ao meio, tais como o Wide- Band Code-Division Multiple Access (WCDMA) ou Orthogonal Frequency- Division Multiple Access (OFDMA), que são otimizados para a gestão eficiente do espetro electromagnético e elevada taxa de transmissão, originam sinais de elevado Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) e requisitos de linearidade rigorosos. As arquiteturas de amplificação tradicionais, i.e. baseadas no operação em modo de corrente do dispositivo ativo, são incapazes de satisfazer estes requisitos em simultâneo. Assim, o amplificador de potência (do inglês, Power Ampli_er (PA)) incorre numa degradação significativa de rendimento energético em favor de maior linearidade, aumentando simultaneamente os custos de operação das estacões base para os operadores de telecomunicações móveis e o impacte ambiental. Este trabalho foca-se no estudo da arquitetura Doherty, a principal solução encontrada para melhorar o compromisso linearidade/rendimento para aplicações em estações-base de comunicações móveis. Para tal, são expostos os princípios básicos de amplificadores de rádio frequência assim como a análise teórica do tradicional PA Doherty (do inglês, Doherty Power Amplifier (DhPA)) de duas vias e suas variantes. O estudo _e complementado com o projeto e implementação de um PA excitador, em classe-AB, e de um DhPA de elevada potência, colocando-se em prática a teoria e técnicas de projeto estudadas ao longo deste trabalho, aliadas aos desafios da implementação com dispositivos reais de elevada potência.Current modulation and medium access schemes, such as WCDMA, OFDMA, which are optimized for efficient management of the electromagnetic spectrum and high transmission rate, produce high PAPR signals and stringent linearity requirements. The traditional amplification architectures, i.e. based on current mode operation of the active device, are unable to meet these requirements simultaneously. As such, the power amplifier (PA) incurs in a significant degradation of energy efficiency in favor of greater linearity. Therefore they simultaneously increase the mobile telecom service providers base station operating costs and the environmental impact. This work focuses on the study of the Doherty architecture, the leading solution to improve the linearity/efficiency trade off for mobile communication base station applications. To this end, the basic principles of radio-frequency amplifiers are exposed as well as a theoretical analysis of the traditional two-way DhPA and its variants. The study is complemented with the design and implementation of a class- AB driver PA and a high power DhPA, putting into practice the theory and design techniques studied throughout this work together with the challenges of real, high power device implementation

Recuperação de estruvite à escala piloto na ETAR de Frielas

As estações de tratamento de águas residuais (ETAR) que efetuam a remoção de fósforo através do tratamento biológico e que utilizam digestores anaeróbios para o tratamento das lamas, têm elevadas concentrações de fósforo nas escorrências da desidratação na forma de ortofosfatos. Em condições específicas, o fósforo pode precipitar na forma de estruvite, o qual é geralmente responsável pelo entupimento das tubagens e de danos em vários equipamentos das ETAR. A cristalização de estruvite é uma das técnicas de recuperação mais promissoras para mitigar ou mesmo resolver os problemas associado a este mineral. A recuperação do fósforo na forma de estruvite sob circunstâncias controladas, não só previne a formação não intencional e descontrolada da mesma no circuito de lamas e respetivas escorrências, como também permite a sua valorização como fertilizante com valor comprovado de mercado. Neste contexto, um dos objetivos desta dissertação foi o start-up, controlo e otimização de um reator de cristalização à escala piloto na ETAR de Frielas, tendo como alimentação a escorrência da desidratação. Foi efetuada a caraterização prévia destas escorrências entre 30 de março e 05 de setembro de 2022, por forma a caraterizar aos precursores da estruvite e compreender o comportamento destes componentes (PO43--P: mínimo = 194 mg/L; máximo = 350 mg/L; média = 276 mg/L; NH4+-N: mínimo = 502 mg/L; máximo = 1381 mg/L; média = 791 mg/L; Mg2+: mínimo = 12,36 mg/L; máximo = 46,99 mg/L; média = 24,12 mg/L). Determinaram-se duas curvas de solubilidade polinomial de 2º ordem com um R2 de 0,30 e 0,79, referente às escorrências da desidratação da ETAR de Frielas. Durante o funcionamento do reator que ocorreu entre 21 de setembro e 26 de outubro de 2022, a otimização do mesmo foi realizada a partir de parâmetros de controlo como o pH e dosagem de magnésio, para isso foi utilizado uma solução de NaOH (8 g/L) e uma solução de MgCl2 (4 g/L; 8 g/L), respetivamente. O processo de cristalização removeu e recuperou fósforo da escorrência da desidratação, obtendo-se uma remoção máxima de 75%. Verificou-se uma remoção em menor proporção de azoto amoniacal, obtendo-se uma média de 14%. Durante a experiência o propósito foi manter o pH entre 8 e 9, verificando-se que para um pH superior ocorre uma maior remoção de fósforo. Tentou-se obter uma razão molar desejada de 1:1 (Mg:P), todavia não foi alcançada. A elevada concentração de fósforo presente na escorrência relativamente ao magnésio, contribuiu para o sucedido. A estruvite recuperada foi recolhida no fim da experiência, obtendo-se uma eficiência de recuperação de estruvite de 2,08%.Wastewater treatment plants (WWTPs) that perform phosphorus removal through biological treatment and use anaerobic digesters for sludge treatment have high concentrations of phosphorus in the centrate in the form of orthophosphates. Under specific conditions, phosphorus can precipitate in the form of struvite, which is generally responsible for clogging of pipes and damage to various WWTP equipment. Struvite crystallization is one of the most promising recovery techniques to mitigate or even solve the problems associated with this mineral. The recovery of phosphorus in the form of struvite under controlled circumstances, not only prevents the unintentional and uncontrolled formation of phosphorus in the sludge circuit, but also allows its valorization as a fertilizer with proven market value. In this context, one of the objectives of this dissertation was the start-up, control and optimization of a pilot scale crystallization reactor at the Frielas WWTP, using as feed the centrate. A previous characterization of these centrate was performed between March 30 and September 5, in order to characterize the struvite precursors and to understand the behavior of these components (PO43--P: minimum = 194 mg/L; maximum = 350 mg/L; average = 276 mg/L; NH4+-N: minimum = 502 mg/L; maximum = 1381 mg/L; average = 791 mg/L; Mg2+: minimum = 12.36 mg/L; maximum = 46.99 mg/L; average = 24.12 mg/L). Two 2nd order polynomial solubility curves with R2 of 0.30 and 0.79 were determined, referring to the centrate from the Frielas WWTP. During the reactor operation that occurred between September 21 and October 26, the optimization of the reactor was performed from control parameters such as pH and magnesium dosage, for this a solution of NaOH (8 g/L) and a solution of MgCl2 (4 g/L; 8 g/L) were used, respectively. The crystallization process removed and recovered phosphorus from the centrate, achieving a maximum removal of 75%. There was a lesser removal of ammoniacal nitrogen, averaging 14%. During the experiment, the purpose was to maintain the pH between 8 and 9, and it was found that for a higher pH a greater removal of phosphorus occurs. A desired molar ratio of 1:1 (Mg:P) was attempted, but was not achieved. The high concentration of phosphorus in the centrate, relative to magnesium, contributed to this. The recovered struvite was collected at the end of the experiment and a struvite recovery efficiency of 2.08% was obtained