São estudados os sistemas de comunicação sem fio, abrangendo os sistemas celulares, de TV Digital e de satélites, envolvendo a caracterização de parâmetros, interface de acesso e operações em banda-básica, dentre as quais: equalização, codificação e separação de acesso múltiplo.

O avanço das técnicas de Inteligência Artificial tem transformado significativamente a forma como analisamos e interpretamos sinais complexos. Este tema investiga métodos de aprendizado de máquina, redes neurais profundas e modelagem estatística aplicados tanto ao processamento de sinais de voz quanto à modelagem do canal rádio móvel. As pesquisas exploram abordagens de aprendizado supervisionado, não supervisionado e por reforço, utilizando arquiteturas como Redes Neurais Convolucionais (CNNs – Convolutional Neural Networks), Redes de Memória de Longo e Curto Prazo (LSTMs – Long Short-Term Memory Networks), Transformadores (Transformers), Autoencoders Variacionais (VAEs – Variational Autoencoders) e Redes Adversariais Generativas (GANs – Generative Adversarial Networks). O objetivo é formar pesquisadores capazes de atuar na caracterização de ambientes e canais de redes móveis de próxima geração.

Power Line Communication (PLC) é a tecnologia que consiste em transmitir dados pela rede de energia elétrica. PLC pode ser classificado em dois tipos de acordo com sua banda de frequência: i) PLC banda estreita, para comunicações de longo alcance e baixa taxa de dados e ii) PLC de banda larga, para comunicações de curto alcance e alta taxa de dados. Em ambos, a pesquisa visa modelar o canal de transmissão PLC, investigando aspectos como resposta em frequência, densidade espectral de potência do ruído aditivo, capacidade, entre outros. Além disso, é possível verificar a viabilidade da comunicação híbrida PLC e wireless, a qual utiliza tanto o meio confinado quanto o meio sem fio para aumentar a confiabilidade e/ou a taxa de dados dos sistemas de comunicações.

A pesquisa em sistemas radar tem se concentrado em diversas áreas fundamentais para o desenvolvimento e aprimoramento desses sistemas. Uma linha de pesquisa essencial está no processamento de sinais, que visa aprimorar algoritmos para detecção, rastreamento, identificação e classificação de alvos em ambientes complexos. Além disso, o estudo da seção reta radar é crucial para entender e manipular a assinatura radar dos alvos, otimizando a furtividade dos alvos e a eficácia dos sistemas. A integração de comunicações e detecção representa uma abordagem inovadora, permitindo que o radar não apenas detecte alvos, mas também transmita informações enquanto realiza suas funções de sensoriamento. Essas áreas de pesquisa, juntamente com outras, contribuem significativamente para avanços contínuos na eficácia e na versatilidade dos sistemas radar.

Nesse tema, é realizada a modelagem numérica, usando as técnicas das diferenças finitas (FD) e elementos finitos (FE), tanto no domínio da frequência como no domínio do tempo, para a simulação dos mais variados dispositivos fotônicos, tanto ativos como passivos. A tecnologia fotônica vem evoluindo muito rapidamente nos últimos anos. Essa evolução tecnológica traz consigo uma maior complexidade dos circuitos ópticos envolvidos. Neste cenário de complexidade, não há espaço para empirismo, sendo necessário o domínio de técnicas numéricas que sejam capazes de simular de maneira fiel o comportamento do futuro dispositivo, para diminuir custos e prazos de fabricação destes dispositivos. Nesse sentido, busca-se desenvolver novas formulações, tanto em FD como em FE, para tornar as novas simulações cada vez mais fiéis ao comportamento esperado dos novos dispositivos.

Em anos recentes, a grande expansão das redes de telecomunicações tem sido impulsionada, principalmente, pela demanda por largura de banda de aplicativos da Internet. Os desenvolvimentos tecnológicos das últimas duas décadas mostram claramente que a infraestrutura de telecomunicações capaz de suportar múltiplas aplicações, com elevada qualidade de serviço, deve ser baseada em redes ópticas de alta capacidade o que, necessariamente, resulta em maior e melhor exploração da capacidade das fibras ópticas. O eficiente planejamento e projeto de uma rede óptica de alta capacidade envolvem a otimização de um grande número de parâmetros associados não apenas ao meio de transmissão (fibra óptica ou espaço livre), mas também ao transmissor, receptor e, quando necessário, ao amplificador óptico. Em particular, nos sistemas WDM, a degradação da relação sinal-ruído e os efeitos não lineares em fibra devem ser criteriosamente avaliados. Atualmente, diversos grupos de pesquisa em todo o mundo dedicam-se ao desenvolvimento de ferramentas computacionais que são extensivamente usadas para modelar o comportamento de redes locais (LAN) e de acesso, metropolitana (MAN) e de longa distância (WAN) implementadas com a tecnologia óptica. As simulações numéricas permitem que os objetivos do projeto sejam alcançados a custos mínimos.

Os sensores baseados em fibras ópticas possuem diversas aplicações nas mais variadas áreas, tais como: sensores de parâmetros ambientais, biomédicos, elétricos, mecânicos, químicos, entre outros. Das diversas técnicas para o desenvolvimento de sensores baseados em fibras ópticas, o grupo tem se especializado em sensores interferométricos e sensores baseados em grades de Bragg (FBG´s e LPG´s).

Os cristais líquidos (LCs), devido a sua birrefringência e sensibilidade ao campo elétrico, podem ser aplicados em diversos campos da ciência e da tecnologia. Trata-se de materiais que são opticamente, eletricamente e magneticamente anisotrópicos que têm como principal característica a alteração da propriedade birrefringente em função da temperatura e/ou do campo elétrico. Os LCs não somente se tornaram peças-chave na fabricação de monitores, mas também tem grande importância para aplicações em telecomunicações, sensores, óptica difrativa, hologramas, cinema 3D, etc. Essa variação controlada da birrefringência vem chamando a atenção para muitos estudos envolvendo, principalmente, as comunicações ópticas (WDM). Por exemplo, os LCs denominados Chiral Nematics refletem a luz de acordo com a qualidade do material, podendo ser utilizados para a fabricação de espelhos sintonizáveis, sensores de cor, sensores de temperatura, filtros espectrais passivos, entre outros. Os LCs simétricos são interessantes devido à característica biestável e, consequentemente, alta velocidade de comutação das moléculas que, sob a ação de um campo elétrico, têm aplicação em moduladores e obturadores (shutters) e afins. Outras aplicações, como filtros sintonizáveis, imageamento óptico, laser sintonizáveis e guias de ondas, são dispositivos úteis e que irão abrir um novo caminho para o estudo e uso de LCs em sua fabricação.

Observa-se uma tendência de completa “fotonização” das redes de Telecomunicações baseadas em fibra óptica, onde o processamento eletrônico é apenas realizado nas extremidades da rede. Além do mais, com a proliferação dos dispositivos móveis (e a sua capacidade) e a escassez de disponibilidade do espectro na faixa de rádio, observa-se, também, uma fusão entre as redes a fibra óptica (wireline) com as redes sem-fio (wireless). O objetivo é conceber, projetar, simular via software, montar configurações experimentais em Laboratório e, eventualmente, conceber uma implementação em optoeletrônica integrada, visando o desenvolvimento de dispositivos e sistemas de processamento óptico inovadores, aplicados às Telecomunicações, baseados nas fibras ópticas de sílica ou fibras fotônicas, nos seguintes casos: i) Redes ópticas digitais; ii) Enlaces e redes ópticas analógicas e iii) Processamento óptico de Microondas (Microwave-Photonics). São diversos os dispositivos e sistemas que aqui podem ser objeto de desenvolvimento, alguns já iniciados e outros por iniciar: filtros espectrais, filtros para Microondas, filtros temporais, lasers mode-locked, sintetizadores de pulsos, conversores de formato de modulação digital, moduladores ópticos, conversores AD e DA para comunicações a fibra, sistemas receptores de microondas analógicos para uso na área de defesa, amostragem óptica, limitadores ópticos, bloqueadores de portadora, etc. Também é considerado nesse tema o uso da nanotecnologia/nanofotônica, como em metamateriais, nos dispositivos e sistemas a serem desenvolvidos.

O desenvolvimento e aperfeiçoamento dos conversores eletrônicos são de fundamental importância para o bom desempenho e, quando necessário, a ampliação dos sistemas elétricos de potência. Entre as inúmeras aplicações dos conversores, podem ser mencionadas aquelas referidas aos acionamentos de máquinas elétricas, convencionais e não convencionais, aos compensadores de reativos, filtros ativos e, em geral, aos equipamentos que controlam o fluxo de potência no sistema elétrico (FACTS). Para a eficácia da operação dos mesmos, diversas áreas de conhecimento devem ser contempladas, como por exemplo, aquelas dedicadas às topologias dos conversores, à modelagem dinâmica dos mesmos e às técnicas de controle. A título de exemplo, para a interface entre fontes de energia alternativa e a rede, um dos principais conversores utilizados é o inversor. Para diminuir o conteúdo harmônico, inerente ao caráter discreto dos sinais envolvidos, o denominado inversor multinível, proposto desde os anos oitenta, tem evoluído continuamente, não somente graças ao aumento da capacidade de operação das chaves semicondutoras, mas também pelas diversas topologias propostas. No caso dos equipamentos FACTS, a evolução dos conversores eletrônicos tem permitido não somente a redução da distorção harmônica, mas também a capacidade de operação em níveis de tensão cada vez maiores.

Este projeto tem como objetivo dar continuidade ao trabalho desenvolvido no âmbito da aplicação de novas tecnologias para sistemas de geração distribuída e para o desenvolvimento de veículos elétricos. Além disso, o impacto da inserção dessas tecnologias no sistema elétrico de potência também será foco de estudo e desenvolvimento. A motivação principal para o desenvolvimento deste projeto se deve ao forte crescimento e popularização dos veículos elétricos nos dias atuais. Apesar de se tratar de uma ideia antiga, a evolução tecnológica na área, principalmente no que diz respeito a sistemas de armazenamento eletroquímicos (Baterias), fez com que esses veículos voltassem novamente ao centro das atenções. Por outro lado, o crescimento da demanda por energia elétrica, devido a este novo cenário, aponta para a diversificação da matriz energética, que aliado à necessidade de preservação do meio ambiente favorece as pesquisas envolvendo fontes renováveis para geração de energia elétrica. Dentre as fontes alternativas para geração de energia elétrica, o uso das células fotovoltaicas vem sendo ampliado nos últimos anos. Neste contexto, este projeto tem como foco principal o estudo e desenvolvimento tecnológico dos seguintes tópicos:

• Sistemas de geração de energia solar fotovoltaica: dplicação e impactos no sistema de energia elétrica
• Veículos Elétricos: desenvolvimento tecnológico dos componentes do sistema (motor, bateria, sistemas eletrônicos, etc.) e impacto do carregamento no sistema de energia elétrica.

A crescente transformação dos sistemas energéticos, impulsionada pela integração de fontes renováveis, redes inteligentes, armazenamento de energia, eletromobilidade, hidrogênio verde e digitalização do setor elétrico, demanda novas abordagens para formação e capacitação de engenheiros, pesquisadores e profissionais do setor energético. Nesse contexto, este tema de pesquisa dedica-se ao desenvolvimento, aplicação e avaliação de tecnologias educacionais voltadas ao ensino, treinamento e capacitação em sistemas energéticos modernos e tecnologias associadas à transição energética. As pesquisas contemplam o desenvolvimento de metodologias e ferramentas para apoio ao ensino em Engenharia Elétrica e áreas correlatas, envolvendo laboratórios virtuais e remotos, plataformas digitais de aprendizagem, sistemas embarcados educacionais, simulação computacional, realidade virtual e aumentada, inteligência artificial aplicada à educação, gamificação, ambientes interativos de aprendizagem e desenvolvimento de recursos didáticos voltados às tecnologias energéticas emergentes. O tema também abrange estudos relacionados à formação de competências técnicas e interdisciplinares necessárias para atuação em áreas como energias renováveis, eletrônica de potência, redes inteligentes, armazenamento de energia, eficiência energética, mobilidade elétrica e sustentabilidade energética, buscando aproximar a formação acadêmica das demandas tecnológicas e industriais do setor elétrico contemporâneo. Neste contexto, são desenvolvidas plataformas computacionais, sistemas de monitoramento e experimentação didática, ferramentas para análise de dados educacionais, ambientes híbridos e remotos de aprendizagem e soluções tecnológicas voltadas ao ensino de sistemas energéticos modernos. Também são investigadas metodologias ativas de ensino-aprendizagem, estratégias de capacitação tecnológica e iniciativas de integração entre universidade, indústria e sociedade, com foco na formação continuada de recursos humanos e na difusão do conhecimento associado à transição energética. Dessa forma, este tema busca contribuir para a modernização da formação em engenharia, promovendo inovação tecnológica aplicada à educação e fortalecendo a capacitação de profissionais aptos a atuar nos desafios científicos, tecnológicos e sociais associados à transição energética.