INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO - IAE - FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITA - FIES
CONVÊNIO 2002-2012
(C) PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD
O projeto
(c) py5aal O presente projeto de pesquisas tem o objetivo de descrever a Ionosfe-ra na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul. A Antena descrita trata tão somente de um dispositivo que foi alvo de estudos do Dr. Hidetsugo Yagi e de seu colega e assistente Dr. Shintaru Uda. A antena foi desenvolvida durante a década de 1920, e o artigo ”Procedimentos do ERE (Engineering Radio Expe-rience)” que a descreve foi publicado em 1926. O sistema pode ser chamado assim Yagi-Uda. Ao se procurar matematizá-lo, não se pode negligenciar as di-versas inter-relações entre suas muitas variáveis. O acoplamento eletromagnético de seus elementos, varia muito à menor alteração entre suas dimensões e distanciamento, ou seja, seus dipolos lineares paralelos acoplam-se mutuamente. Cabe salientar que de todos os elementos de uma antena Yagi-Uda, somente um, em geral o segundo, é energizado pelo gerador, os outros elementos são parasitas.
(c) py5aal O Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho (Link para o Campus), foi o local escolhido, a partir de 2006 para dar continuidade ao projeto. Isso se deve pelo fato da região ter baixo nível de problemas gerados por ruídos. A recepção de sinais provindos diretamente de cima, ou seja da Ionosfera, passaram a ser foco da pesquisa.
Estudos
(c) py5aal A antena Yagi-Uda direciona ou recebe a energia eletromagnética para a região para onde está "apontada". Assim pode ser utilizada para sondar a Ionosfera quando apontada para cima. Devido sua qualidade de transmissão e recepção, efeito atribuído à seletividade e relação frente/costas, a recepção dos ruídos de fundo provindos da Ionosfera é maximizada, propiciando o mapeamen-to da Atmosfera Superior.
(c) py5aal Quanto mais próximo o refletor do solo menor sua influência, foi levantada assim a Yagi dois elementos, com o objetivo de minimizar tal efeito. A partir de 0,12 de comprimento de onda ocorreu melhora da recepção dos sinais provindos diretamente de cima (Isto dependeu do solo e de elementos que geraram interação). Os testes, após definidas as condições de contorno duraram quatro anos. Comparados resultados em relação a dipolo convencional foi concluído que a antena Yagi apontada para cima, além de ser mais eficiente que o dipolo é mais silenciosa e, ideal para estudos e sondagens da Ionosfera.
(c) py5aal Antes da pesquisa sistematizada, a mesma se iniciou a partir do empirismo, nesse momento participaram dos testes alguns radioamadores voluntários, cujos nomes estão omitidos do presente projeto acadêmico por força da legislação. Contudo, os mesmos serão citados pelos seus indicativos de chamada, PP5NB de Santa Catarina, PY5ZG, Paraná.
(c) py5aal Quando os operadores de rádio de Curitiba permitiam, os dados e trocas de informações se davam por VHF, em duas repetidoras próximas a Curitiba cujas frequências são 145210 kHz e 146640 kHz. As frequências de radioamador de 7.214 kHz e 7.052 kHz foram utilizadas entre nos anos de 1997, 1998, 1999 e 2000, entre 2001 e 2002 os sinais passaram a ser monitorados pela Internet pelos autores do projeto.
(c) py5aal Entre 2002 e 2007, os experimentos se intensificaram devidas as variações observadas de fluxo solar. A partir de 2006 houve outra mudança, o Instituto de Aeronáutica e Espaço através do Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho e as Faculdades Integradas Espírita começaram a participar e a fornecer equipamentos, além de locais mais adequados , o Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho passou a ser o local base do estudo.
Descrição do estudo
(c) py5aal Após as experiências com PP5NB e PY5ZG, a partir de 1997, foram feitos mesmos experimentos com o PY5ZX (Curitiba-Oeste), foi montada uma Yagi apontada para cima para comparar a diferença de sinais em relação ao dipolo comum. A partir de 2000, foram feitos mais experimentos com PY5DKW que utilizou uma Delta-loop, que na frequência de sintonia do sistema irradiante teve resultados muito significativos, cerca de 5 dB. Foi comprovado que as Yagis apontadas para cima funcionam para pesquisas relativas à Ionosfera, e também que funcionam para comunicações até 2F2.
(c) py5aal A figura acima mostra como montar a antena, não se pode esquecer que o refletor deve estar a uma certa distância do solo, em torno de 1/4 de onda. Na figura embaixo estão representado dois gráficos elaborados na época dos experimentos.
Embaixo está uma tabela que resume a montagem:
Antena montada no Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho entre 2009-2010.
ANTENA 3 ELEMENTOS APONTADA PARA CIMA - EXPERIMENTOS CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHO
(c) py5aal Exemplificando-se como antena uma monopolo podemos dize-la igual ao dipolo no espaço livre. A impedância e o diagrama de uma dipolo sofrem alterações conforme a distância do solo varia. Interferentes causam interações cujas distâncias estão próximas à 1/4 de onda. Conforme os testes realizados, e dependendo das condições do solo, o mesmo infere alterações importantes.
(c) py5aal A antena "enxerga" o solo como um refletor cujas dimensões podem ser para efeito de cálculo infinitas, a inserção de um elemento parasita também o pode, desde que aceitas as condições impostas pela teoria e prática. Uma das principais influências que alteram a impedância de uma antena é a altura do refletor em relação ao solo, pois como trata de uma antena apontada para cima, não podemos esquecer que a influência da terra, neste caso pode simplesmente eliminar o efeito do refletor. Assim, a forma do elemento parasita (refletor) ou a distância da antena a este, pode perfeitamente ser arbitrada dentro de parâmetros pré-determinados .
(c) py5aal O sistema irradiante antena-refletor, pode ter um aumento de ganho substancial desde que obedecidas algumas condições, havendo também um aumento significativo da relação F/C (Frente/Costas), dependendo da situação e polarização deste, sempre levando em conta a distância do solo. A escolha do refletor deve obedecer algumas condições bem delineadas, tais como dimensões, qualidades elétricas. Conforme já afirmado, é uma antena desenvolvida para pesquisas da região ionosférica, portanto para o uso de radioamadores ela é limitada. Assim, unindo-se a teoria à prática, podemos obter condições razoáveis de construção mecânica de antenas com refletores relativamente simples. Refletores em antenas, não significam necessariamente placas metálicas, e sim elementos parasitas inseridos na parte da antena que desejamos ser as costas desta, ficando desta forma o dipolo arbitrado como frente e o elemento parasita como costas, e, por questões de sintonia, este não deve ultrapassar a 10% no máximo ao tamanho do dipolo.
Bibliografia
> UNIBEM > Anomalia Magnética do Atlântico Sul
> Utilizando os espectrômetros do SDR-BR
> Anomalia Magnética do Atlântico Sul (Agência Espacial Brasileira)
> Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho
> SDR-BR - Software Defined Radios > Pesquisas em VLF > Grupo de Física-Astronomia da UNIBEM >
> Agência Espacial Brasileira >
Krauss, Schelkunoff, Jordan, Antenna Book, Transactions (IRE), Vol 9 AP3 n 4 pg 163 out 1954,
Yagi-Uda Antennas, 1954, pg 19 e 20,
Mullin, E.E., Radio Aerials, Oxford, 1949.
Rios, Luiz Gonzaga e Perri, Eduardo Barbosa, Engenharia de Antenas, Edgard Blücher, 1982.
Ver também:
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