Nesta tese, aprofundamos a investigação sobre as metasuperfícies, destacando seu inegável potencial na manipulação sofisticada de ondas eletromagnéticas. O cerne do nosso trabalho centra-se no desenvolvimento e apresentação de um inovador instrumento destinado especificamente à caracterização minuciosa de metasuperfícies. O espectro em que focamos nossos esforços é o das micro-ondas, com ênfase especial na banda Ka.
As metasuperfícies, estrategicamente projetadas para alterar e controlar a propagação de ondas eletromagnéticas, emergem como ferramentas cruciais que prometem aperfeiçoar a eficiência das antenas. Esse aprimoramento é particularmente relevante nos sistemas de telecomunicações de ponta, exemplificados pela tecnologia 5G. Contudo, a complexidade inerente a estas estruturas torna sua caracterização um desafio exigente.
Em resposta a esses desafios, propomos um instrumento avançado, totalmente automatizado e com 4 eixos de operação. Uma característica distintiva deste instrumento é a sua integração com a impressão 3D, uma técnica que possibilita a concepção de estruturas de grande complexidade, como as metasuperfícies. Através dele, conseguimos caracterizar, de maneira bem-sucedida, uma metalente meticulosamente projetada para a modulação de sinais na frequência de 30GHz, com uma distância focal definida em 20cm.
Os resultados obtidos foram robustos e abrangentes: perfis de distribuição de intensidade tanto em 2D quanto em 3D foram mapeados, e os parâmetros-chave, que incluem um ganho de 8,05dB, profundidade de foco de 3dB fixada em 11cm, e uma largura a meia altura de 2,17cm, foram diligentemente extraídos. É digno de nota que nossas medições apresentaram uma congruência marcante com os cálculos teóricos de difração, oriundos de simulações computacionais, solidificando ainda mais a confiabilidade e eficácia do nosso instrumento.
Em última análise, o trabalho aqui apresentado não apenas contribui de forma substancial para as técnicas de caracterização no âmbito das metasuperfícies de micro-ondas, mas também lança luz sobre os caminhos promissores que se abrem para os sistemas de comunicação que operam na região de ondas milimétricas.

In this thesis, we delve deeper into the research on metasurfaces, highlighting their undeniable potential in the sophisticated manipulation of electromagnetic waves. The core of our work is centered on the development and introduction of an innovative instrument specifically designed for the detailed characterization of metasurfaces. The spectrum to which we direct our efforts is that of microwaves, with a particular emphasis on the Ka band.
Metasurfaces, strategically designed to modify and control the propagation of electromagnetic waves, emerge as essential tools that promise to enhance the efficiency of antennas. This improvement is especially pertinent in cutting-edge telecommunications systems, epitomized by 5G technology. However, the inherent complexity of these structures makes their characterization a demanding challenge.
In response to these challenges, we propose an advanced instrument, fully automated with 4 axes of operation. A distinctive feature of this tool is its integration with 3D printing, a technique that allows the creation of highly complex structures, like metasurfaces. Through it, we were able to successfully characterize a metalens, meticulously designed for the modulation of signals at a frequency of 30GHz, with a set focal distance of 20cm.
The results obtained were both robust and comprehensive: distribution profiles of intensity in both 2D and 3D were mapped, and key parameters, which include a gain of 8.05dB, a 3dB focus depth set at 11cm, and a full width at half maximum of 2.17cm, were meticulously extracted. It is noteworthy that our measurements displayed significant congruence with theoretical diffraction calculations stemming from computational simulations, further solidifying the reliability and efficacy of our instrument.
In the final analysis, the work presented here not only makes a substantial contribution to characterization techniques within the realm of microwave metasurfaces but also illuminates the promising avenues that are opening up for communication systems operating in the millimeter-wave region.