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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