Análise de desempenho em antenas mmWAVE para o 6g: estudo comparativo entre condutores convencionais e grafeno via método dos elementos finitos
| dc.contributor.advisor1 | COSTA, Karlo Queiroz da | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7932708321834647 | |
| dc.creator | PENTEADO, Bárbara Barros | |
| dc.date.accessioned | 2025-12-09T14:27:08Z | |
| dc.date.available | 2025-12-09T14:27:08Z | |
| dc.date.issued | 2025-10-31 | |
| dc.description.abstract | The sixth generation (6G) of mobile communications aims to revolutionize connectivity by enabling applications such as integrated Artificial Intelligence (AI), holographic communications, extended immersive reality (XR), and autonomous vehicles. The feasibility of these applications will require Terabit-per-second (Tbps) data rates and ultra-low latency, which fundamentally depends on exploring underutilized frequency spectrum bands, such as millimeter waves (mmWave) and Terahertz (THz). In this context, having efficient antennas available is essential. Therefore, this work examines a half-wave dipole antenna at 28 GHz, a candidate frequency for 6G, through a comparative study of its performance with different conductive materials. Using the Finite Element Method (FEM) in the COMSOL Multiphysics software, the antennas were modeled with copper and gold, both excellent conventional metallic conductors, and with graphene, an emerging material with unique electronic properties. The model was corroborated through a reference paper that used the Method of Moments (MoM), ensuring consistency of the analysis. The simulations showed that, even when subjected to skin effect, copper and gold dipoles exhibited high efficiency, at 93.88% and 93.82% respectively, confirming their sturdiness for practical mmWave applications. In contrast, despite being doped to enhance its conductivity, the graphene dipole achieved an insufficient efficiency of only 70.70% and was severely mismatched, making it unfeasible for mmWave. It is concluded that conventional metallic conductors remain as the most mature solution for 6G implementation in mmWave, and that the disruptive potential of graphene for wireless communications lies in the THz frequency range, where its plasmonic properties can be explored. | |
| dc.description.resumo | A sexta geração (6G) de comunicações móveis tem como objetivo revolucionar a conectividade, habilitando aplicações como Inteligência Artificial (IA) integrada, comunicações holográficas, realidade imersiva estendida (XR) e veículos autônomos. A viabilização dessas aplicações exigirá taxas de transmissão de Terabits (Tbs) por segundo e latência ultrabaixa, o que depende essencialmente da exploração de faixas do espectro de frequência pouco utilizadas, como as ondas milimétricas (mmWave) e Terahertz (THz). Nesse contexto, é essencial ter antenas eficientes a disposição. Portanto, este trabalho analisa uma antena dipolo de meia-onda em 28 GHz, frequência candidata para o 6G, a partir de um estudo comparativo de seu desempenho entre diferentes materiais condutores. Utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF) no software COMSOL Multiphysics, foram modeladas antenas com cobre e ouro, ótimos condutores metálicos convencionais, e com outro material emergente de propriedades eletrônicas únicas, o grafeno. O modelo foi validado com base em um trabalho de referência que utilizou o Método dos Momentos (MoM), garantindo a confiabilidade da análise. As simulações mostraram que, mesmo sob o efeito pelicular, os dipolos de cobre e ouro apresentaram alta eficiência, com 93,88% e 93,82%, respectivamente, confirmando sua robustez para aplicações práticas em mmWave. Em contrapartida, o dipolo de grafeno, apesar de ter sido dopado para aprimorar sua condutividade, alcançou eficiência de apenas 70,70%, além de resultar em um severo descasamento de impedância, o que o torna pouco aproveitável para operação nesta faixa. Conclui-se que os condutores metálicos convencionais se mantêm como a solução mais madura para a implementação do 6G em mmWave, e que o potencial disruptivo do grafeno para as comunicações sem fio reside em frequências de THz, onde suas propriedades plasmônicas podem ser exploradas. | |
| dc.identifier.citation | PENTEADO, Bárbara Barros. Análise de desempenho em antenas mmWAVE para o 6g: estudo comparativo entre condutores convencionais e grafeno via método dos elementos finitos, Orientador: Karlo Queiroz da Costa. 2025. 82 f. Trabalho de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica e Biomédica) – Faculdade de Engenharia Elétrica e Biomédica, Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: Valor Idioma Editar https://bdm.ufpa.br/handle/prefix/8955. Acesso em:. | |
| dc.identifier.uri | https://bdm.ufpa.br/handle/prefix/8955 | |
| dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
| dc.source | 1 CD-ROM | pt_BR |
| dc.source.uri | Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br | |
| dc.subject | dipolo | |
| dc.subject | 6G | |
| dc.subject | ondas milimétricas | |
| dc.subject | grafeno | |
| dc.subject | método dos elementos finitos | |
| dc.subject | millimeter wave | |
| dc.subject | graphene | |
| dc.subject | finite element method | |
| dc.subject.cnpq | CNPQ | |
| dc.title | Análise de desempenho em antenas mmWAVE para o 6g: estudo comparativo entre condutores convencionais e grafeno via método dos elementos finitos | |
| dc.type | Trabalho de Curso - Graduação - Monografia | pt_BR |