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Artigo - "ANTENA"


Antena, dispositivo que permite Irradiar ou captar Ondas Eletromagnéticas. Definição de Antena no Dicionário Larousse, da Língua Portuguesa.

A Antena na Transmissão converte a corrente de Radiofrequência (RF), gerada pelo Transmissor (TX) em Onda Eletromagnética (Campos Elétricos e Magnéticos), na recepção capta a Onda Eletromagnética e converte para corrente elétrica, que será demodulada no Receptor (RX).

A Antena faz parte do Sistema Irradiante (ou Radiante), além do Transmissor, Cabo Coaxial (ou Guia de Onda).

O que devemos considerar na escolha de uma Antena?

⦁ Faixa de Frequência de Operação;

⦁ Coeficiente de Onda Refletida – VSWR;

⦁ Diagrama de Irradiação;

⦁ Ângulo de Meia Potência;

⦁ Ganho;

⦁ Potência de Operação;

⦁ Polarização;

⦁ Direção do Lóbulo de Irradiação.

Coeficiente de Onda Estacionária – VSWR


Para que se tenha uma transmissão eficiente e segura a Impedância da Antena deve ser igual, ou o mais próximo possível, da Impedância do Sistema de Alimentação da Anten - Casamento de Impedância (Impedance Matching). Com o objetivo de mitigar a Intermodulação, para obter-se a melhor transferência de Potência possível.

O Descasamento de Impedância (Impedance Mismatchin), ou seja, a diferença entre a Impedância da Antena e a Linha de Transmissão, gera uma Onda Estacionária (Onda Refletida) na Linha de Transmissão, fazendo com que a energia se transforma em calor. Se o VSWR for alto poderá danificar o transmissor e/ou atenuar o Sinal Irradiado.


Polarização


A Polarização da Antena é definida pela direção do seu Campo Elétrico, a polarização da Antena e a orientação, na qual, oscila no tempo, o Vetor Campo Elétrico.

Como a direção de máxima radiação (Lóbulo Principal da Antena) é a mais utilizada, a polarização é definida em relação a esta direção.

No Espaço Livre, os Campos Elétricos (E) e Magnéticos (B) estão sempre perpendiculares entre si.



Dependendo da Amplitude e Fase das Componentes Ortogonais que compõem o Campo Elétrico total da Onda Irradiada, a polarização será: Linear (Horizontal /Vertical), Circular ou Elíptica.

A Polarização Linear estabelece o Vetor Campo apontado para apenas uma direção, em relação a superfície da Terra, para cima ou para baixo, Polarização Vertical. Para Leste e Oeste (ou Norte e Sul), Polarização Horizontal.

No caso de um Link Diretivo as Polarizações das Antenas: Transmissora e Receptora deverão estar alinhadas ou na Polarização Horizontal, ou na Vertical.

A Polarização Circular é um caso particular da Polarização Elíptica. Na Polarização Circular o Campo altera sua orientação, em relação a Terra, de Vertical para Horizontal, sem variar sua intensidade.

Na Polarização Elíptica o Campo pode girar no sentido horário ou anti-horário.


Diagrama de Irradiação


Uma Antena não emite energia igualmente em todas as direções. Somente a Antena Teórica, conhecida como Antena Isotrópica, que irradia, sem perdas, Campos Eletromagnéticos igualmente em todas as direções. É considerado o padrão de referência das antenas, embora não exista fisicamente.

Uma Antena Omnidirecional (ou Onidirecional) é uma Antena que irradia igualmente em todas as direções, em um Plano e não em todas as direções do espaço.

O Diagrama de Irradiação é, normalmente, utilizado para descrever como uma Antena emite energia para o espaço, mais em uma direção do que em outras.

A Representação Gráfica de suas Propriedades de Irradiação, em função das Coordenadas Geográficas no espaço mais simples é da Antena conhecida como Dipolo.

Normalmente de Meio Comprimento de Onda. Sendo chamada de Dipolo de Meia Onda (ʎ/2, onde ʎ = Comprimento de Onda).

O Diagrama de Irradiação é uma Gráfico que mostra as características da Antena, onde se associa a Direção de Máxima Irradiação o valor unitário.


Diagramas da Antena Parabólica de Meia Grade – 950MHz- Ideal Antenas Profissionais



Ângulo de Meia Potência


O Ângulo de Meia Potência define a “Abertura da Antena”. É definido pelos pontos dos Diagramas Horizontal e Vertical. Onde a Potência Irradiada é a metade de sua amplitude em relação ao Lóbulo Principal. Também chamados de Pontos de 3 dB.


Ganho Diretivo


Uma Antena não possui a propriedade de incrementar a quantidade de Energia Irradiada através de seu Ganho. Na realidade o Ganho se baseia na direção da Propagação. Uma Antena com Ganho elevado concentra sua energia num Ângulo no espaço tridimensional. O Dipolo de Meia Onda é usado, normalmente, como referência para definir o Ganho. No caso das frequências altas o Ganho é, frequentemente, definido com a referência a uma Antena Isotrópica.

O Ganho de uma Antena é, então, definido como a relação entre a Potência Irradiada por uma Antena, em seu Lóbulo Principal e a Potência Elétrica nela injetada, expresso em dB (Decibell).


dBi = dBd + 2,15


Onde:


⦁ dBi = Ganho de uma Antena Isotrópica;

⦁ dBd = Ganho de uma Dipolo de Meia Onda.

O Ganho pode ser calculado pelos Ângulos de Meia Potência, nos Planos Vertical e Horizontal. O Ângulo de Meia Potência é inversamente proporcional ao Ganho. Quanto menor o Ângulo, maior o Ganho e vice-versa.


Relação Frente e Costa


Em Antenas do tipo Diretivo, Yagi ou Painel, deve-se considerar a Relação Frente e Costa (F/C).

A Relação F/C é a Relação do Ganho do Lóbulo Principal comparado ao Ganho do Lóbulo Posterior.









Quanto maior a Relação Frente e Costa (dB), melhor será a Isolação para trás da Antena.


Downtilt (Inclinação de Feixe).


Para Direcionar a inclinação de uma Antena utilza-se o Downtilt.

O Downtilt pode ser Mecânico ou Elétrico.

No Downtilt Mecânico inclina-se a Antena, para obter-se o Ângulo desejado para melhor cobertura.

No Downtilt Elétrico a Antena deverá vi ajustada de fábrica.



Rui Miranda Monteiro

CREA-RJ: 51.059-D



Fontes:

⦁ Antenas – Teoria Básica e Aplicações – Luiz Cláudio Esteves - Editora MacGraw Hill;

⦁ Eletromagnetismo – John D. Krauss & Keith R. Craver – Editora Guanabara Dois;

⦁ Projetos de Sistemas Rádio – Edson Mitsugo & Carlos Alberto Sanches – Editora Érica;

⦁ Princípios de Telecomunicações: Teoria e Prática – Júlio César de Oliveira Medeiros – Editora Érica.


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