angelo antonio leithold py5aal

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ABERTURAS DE ANTENAS

(c)py5aal Toda antena é capaz de irradiar ondas eletromagnéticas dentro da faixa das ondas de radiofrequência, existe também reciprocidade com a recepção, ou seja, ela transforma a energia eletromagnética provinda do transmissor em direção à linha de transmissão, que chega à antena, em irradiação eletromagnética a partir desta. Por reciprocidade, a antena transforma as ondas eletromagnáticas que incidem sobre si, em energia eletromagnética que irá em direção ao receptor, através da linha de transmissão.

(c)py5aal Logo, conclui-se que nas telecomunicações, a antena é o último elemento elo de ligação a partir da transmissão, e o primeiro na recepção, daí a sua importância, sem antenas não há comunicações via rádio. Analisando as antenas em função da frequência de seu funcionamento, os fenômenos eletromagnéticos que ocorrem, têm exatamente a mesma solução, do ponto de vista do eletromagnetismo. Contudo, quando entramos no campo prático do projeto e confecção de antenas, embora a teoria seja uniforme, as soluções começam a mudar de acordo com a frequência, pois, a geometria das antenas variará e, os fenômenos de interação com o meio passam a ter importância significativa em que, quanto mais alta a frequência, maior a precisão do seu dimensionamento. Quanto menor a frequência, maior a interação da antena com o meio que a circunda.

(c)py5aal Quando se faz um projeto de antenas, se deve levar em conta os mais diversos fatores. Dentre estes podemos salientar no caso de transmissores e receptores:

- Sistema irradiante: composto por Transmissor / Antenna Tuner / Linha de Transmissão / BALUN / Antena.

- Sistema receptor: composto por Transmissor / Antenna Tuner / Linha de Transmissão / BALUN / Antena.

(c)py5aal No caso de receptores, para uso mais simplificado, muitas vezes basta uma linha de transmissão/antena, dispensando os demais dispositivos. O sistema de transmissão deve ser adequado de acordo com o fim de sua utilização. Para transmissões em que se utiliza um equipamento específico, sintonizado numa determinada frequência fixa, muitas vezes o projeto deve dar preferência para uma antena cuja frequência de operação seja fixa, ou seja, uma antena ressonante para frequência de utilização fixa. Outras vezes, a faixa de operação abrange frequências próximas, ainda assim, o ideal ainda é utilizar antenas ressonantes. Se a utilização se dá em faixas mais distantes, existem duas possibilidades, ou um sistema de transmissão com múltiplas antenas, ou a utilização de antenas não ressonantes. Ainda há a possibilidade de antenas que ressonam em mais de uma frequência, ou também antenas conjugadas num só sistema, dentre outros exemplos.

(c)py5aalProjetistas de antenas, muitas vezes se deparam com situações que na teoria parecem fáceis de encontrar, porém, na prática tudo muda, há que balancear os conhecimentos teóricos com a capacidade prática e a criatividade. Não existe “receita pronta” no projeto e confecção de antenas, muitas vezes podem ocorrer surpresas. Às vezes, dependendo da situação, precisamos usar muitos conhecimentos teóricos, às vezes poucos.

Um exemplo:

(c)py5aalImaginemos que temos um simples receptor de Ondas Médias (Muito embora estão caindo em desuso), sua operação vai de 550 Khz à 1.600 Khz. A tensão induzida na antena, sabe-se que proporcional ao comprimento do fio. Porém, imaginemos que o receptor está em um apartamento, o que influiria na recepção? Ora se é um apartamento, e para esta faixa de frequências, o local, dimensão da antena e sua altura influem. Qual seria a solução de tal problema de recepção? A melhor maneira de determinar a recepção possível seria a prática, ou seja, a confecção da antena pode ser feita de maneira experimental, sem necessidade alguma de teorias, cálculos, ábacos e tabelas, muito menos de sistemas computacionais para resolver o problema do ouvinte. Contudo, o exemplo referido é a recepção, bastante simples de resolver, mas, e a transmissão nesta faixa de frequência, o que requereria? A antena de transmissão não trata somente um pedaço de fio esticado. Há fatores que devem ser levados em conta como alcance, região de instalação do sistema irradiante/transmissor, potência, ambiente e meio-ambiente, interações, perdas, condutividade do solo, dentre outros, como clima, regime de ventos, problemas construcionais, na maioria das vezes é uma torre de grandes proporções. Ou seja, não se deve partir para a “receita pronta”, muitos são os fatores que podem influir no projeto e, este deve ser cuidadosamente elaborado. Quanto mais baixa a frequência, mais o meio influi no sistema irradiante, é impossível prever quais serão as interações do meio com o sistema irradiante e, economicamente se deve levar em conta que a experimentação para um sistema desta envergadura se torna difícil. Assim, deve ser feita uma equalização entre a teoria e a prática. É impossível ficar montando e desmosntando uma torre de transmissão de algumas toneladas, mudá-la de lugar, etc, o projeto deve ser elaborado com cuidado.  

(c)py5aalSempre ao idealizar uma antena, o projetista deve verificar, em primeiro lugar, as condições em que ele quer que as mesmas trabalhem. Nem sempre se pode definir as reais condições de trabalho, ou prevê-las. Mais adiante será demonstrado as condições de interação mútua entre antenas, ou suas interações com o ambiente. Ou seja, papel é papel, prática é prática e nunca é possível determinar as condições exatas, ou prevê-las em todos os detalhes em qualquer frequência de operação. Tais condições sempre dependerão da energia envolvida no sistema, ou comprimento de onda. Sempre será possível projetar a antena realizável, nunca a antena ideal.

(c)py5aalUm dos principais problemas no projeto, deve levar em conta as impedâncias envolvidas, antena-linha de transmissão-transmissor/receptor. É desejável que tal situação se aproxime o máximo do ideal, visando a melhor transferência de potência entre o transmissor/receptor e a antena. Não se deve esquecer que transmissão/recepção obedecem ao princípio da reciprocidade. As antenas podem ser projetadas para trabalhar numa faixa estreita de operação, ou numa ampla faixa de tal operação. No primeiro caso, a antena é definida como antena ressonante, no segundo, antena não ressonante. As antenas ressonantes, por definição, podem ressonar em mais de uma frequência, porém, dependendo do projeto podem “trabalhar” numa frequência bem específica, as antenas não ressonantes “funcionam” numa faixa larga, não ressonando numa frequência propriamente dita. Outro fator importante do projeto, que deve ser levado em conta, é a diagramação do projeto, se diz desta forma, porque cada antena tem seu diagrama de funcionamento, definido como “diagrama de recepção/irradiação”. Tal mecanismo, propicia uma compreensão, no caso da irradiação, da forma como a energia se distribui no espaço tridimensional. No caso da recepção é quantificada a energia recebida. Para o projeto de antenas, é importante ressaltar, em primeiro lugar, a “polarização” da antena, se vertical, horizontal, etc. Isso é muito importante em altas frequências. Também é interessante definir o ganho que se deseja para um perfeito funcionamento na faixa de frequência desejada. Em seguida, o projetista deve definir o diagrama de irradiação/recepção, e, para que o sistema atue dentro dos parâmetros definidos, finalmente a impedância requerida, assim devem ser verificados: frequência; ganho; impedância; polarização e diagramação.

(c) Professor Angelo Antonio Leithold - (PY5AAL)