INTRODUÇÃO

Entre muitos fatores que interessam no projeto de antenas, alguns podem ser considerados, sua ressonância, largura de banda, comprimento efetivo, dentre outros. Naturalmente, estas características são muito importantes no equacionamento do seu rendimento. De maneira sucinta, se pode considerar uma antena como um circuito sintonizado, composto de uma indutância e de uma capacitância, e, como conseqüência, tem uma freqüência ressonante quando as reatâncias capacitiva e indutiva são nulas. Neste ponto, aparenta ser puramente resistiva, a impedância uma combinação de fatores de resistividade e resistência de radiação propriamente dita.

DEFINIÇÃO

          A capacitância e indutância de uma antena são determinadas pelas suas propriedades físicas e do meio ambiente circundante, a principal característica é a sua dimensão. Por exemplo, quanto menores os seus elementos, maior é a freqüência ressonante. As antenas de UHF têm elementos relativamente pequenos, à medida que se aumenta o seu comprimento, a freqüência de ressonância diminui. A maioria das antenas são explotadas em todo seu ponto de ressonância. Isto significa que só existe uma largura reduzida de banda em que se pode operá-las de maneira eficiente. Fora da ressonância, os níveis de reatâncias dão lugar a parâmetros que podem ser demasiado fora para o seu funcionamento satisfatório. A largura de banda é especialmente importante quando se trata de transmissores muito sensíveis, pois a antena, se é operada fora de sua gama de funcionamento, e o transmissor de potência não estando adequadamente protegido, certamente este se danificará. Para efeitos de recepção, o rendimento de uma antena é menos crítico, se pode, por exemplo, operar fora de sua banda normal sem temor. Dependendo da linha de transmissão, seu comprimento ajudará inclusive a receber várias estações distantes. Naturalmente, por se tratar de um circuito sintonizado, para a melhor recepção é necessário garantir que o rendimento da antena seja ótimo

          Uma das principias características de uma antena é a sua impedância, quando se varia a freqüência do transmissor, pelo fato da antena ser um circuito sintonizado, sua impedância varia, e, é provocada assim uma variação da potência refletida. Se a antena é utilizada em transmissão, pode ser que a partir de um determinado nível de potência refletida ocorra algum tipo de dano ao transmissor. Assim, a largura de banda é um fator que limita o funcionamento de uma emissora. Atualmente, a maioria dos transmissores tem alguma forma de proteção “SWR”, ou algum tipo de circuito que evita os danos causados ao sistema. Isso ocorre devida redução de potência de saída a um nível aceitável, se comparado aos aumentos dos níveis de potência refletida. Por sua vez, se a eficiência da estação está fora de uma determinada largura de banda, esta para ser melhorada necessita de uma série de correções. Uma delas é a utilização de elementos de maior diâmetro na antena, outra seria, no caso de um dipolo, uma técnica de “dobradura”, ou seja, dobrar o seu comprimento físico em forma de loop de uma espira.

          Quando se trata de comprimento de uma antena, se deve levar em conta alguns detalhes. Dependendo da freqüência de operação, esta sendo extremamente baixa, o sistema irradiante pode se tornar tão grande que sua construção seria proibitiva. No caso de freqüências muito altas, as dimensões extremamente reduzidas dos irradiadores também causariam inconvenientes devido diâmetro ou geometria dos tais.

Quando se trata de baixas freqüências, cujos comprimentos das antenas excedem aos 100 m, no caso de antenas verticais, sua altura, ou seu comprimento é que determinarão o grau de dificuldade de sua construção. Assim, conceituou-se a efetividade do comprimento de uma antena, isto é, até que ponto o sistema irradiante deve ter incrementada a sua dimensão. Assim, o comprimento efetivo de um sistema irradiante ou receptor , chamado de “hef”, pode ser definido como a relação entre a “fem” induzida nos seus terminais e o campo que lhe gera, podemos expressa-la como a equação 2.1.1:

(2.1.1)

Em antenas de quadro, ou loop E variará de acordo com a orientação, assim o hef corresponderá à intensidade de campo máxima tanto na transmissão quanto na recepção dos sinais. No caso de um dipolo, por exemplo, sua resposta em freqüência seria igual a um circuito ressonante, cujas indutância e capacitância estariam concentradas. Assim a largura de faixa do circuito ressonante depende do tipo de configuração mecânica ou construção da antena. De algumas características físico-mecânicas, poderia ser exemplificada uma antena construída de fio de cobre fino. O comportamento do circuito, (como será visto adiante), seria de um circuito sintonizado cujo "Q" é bastante elevado. Isso resulta numa antena altamente seletiva, que redundaria numa resposta de funcionamento numa faixa muito "fina" de freqüências.

A maioria dos projetos de antenas são baseados no princípio de ressonância. Isso depende do comportamento de elétrons em movimento, que refletem em superfícies onde a constante dielétrica muda, de forma semelhante à maneira como a luz reflete quando as propriedades ópticas mudam. Nesses projetos, a superfície reflexiva é criada pela extremidade de um condutor, normalmente um fio ou haste de metal fino, que no caso mais simples tem um ponto de alimentação em uma extremidade onde é conectado a uma linha de transmissão. O condutor, ou elemento, é alinhado com o campo elétrico do sinal desejado, normalmente significando que é perpendicular à linha da antena até a fonte (ou receptor no caso de uma antena de transmissão). O componente elétrico do sinal de rádio induz uma voltagem no condutor. Isso faz com que uma corrente elétrica comece a fluir na direção do campo instantâneo do sinal. Quando a corrente resultante atinge a extremidade do condutor, ela se reflete, o que equivale a uma mudança de fase de 180 graus. Se o condutor for  1/4 de comprimento de onda, a corrente do ponto de alimentação sofrerá uma mudança de fase de 90 graus ao atingir a extremidade do condutor, refletirá 180 graus e, em seguida, outros 90 graus ao retornar. Isso significa que ela sofreu uma mudança de fase total de 360 ​​graus, retornando ao sinal original. A corrente no elemento, portanto, se soma à corrente criada pela fonte naquele instante. Esse processo cria uma onda estacionária no condutor, com a corrente máxima na alimentação. O dipolo de meia onda comum é provavelmente o projeto de antena mais utilizado. Consiste em dois  condutores 1/4 de comprimento de onda dispostos ponta a ponta e dispostos essencialmente ao longo do mesmo eixo (ou colineares ), cada um alimentando um lado de um fio de transmissão de dois condutores. O arranjo físico dos dois elementos os coloca 180 graus fora de fase, o que significa que, a qualquer instante, um dos elementos está conduzindo corrente para a linha de transmissão enquanto o outro a está puxando. A antena monopolo é essencialmente metade do dipolo de meia onda e  com o outro lado conectado ao terra ou a um plano de terra equivalente (ou contrapeso ). Monopolos, que têm metade do tamanho de um dipolo, são comuns para sinais de rádio de comprimento de onda longo, onde um dipolo seria impraticavelmente grande. Outro projeto comum é o dipolo dobrado, que consiste em dois (ou mais) dipolos de meia onda colocados lado a lado e conectados em suas extremidades, mas apenas um deles é acionado. A onda estacionária se forma com este padrão desejado na frequência operacional de projeto, fo, e as antenas são normalmente projetadas para este tamanho. No entanto, alimentar esse elemento com 3  f o (cujo comprimento de onda é ⁠ 1/3⁠ de fo ) também levará a um padrão de onda estacionária. Assim, um elemento de antena também é ressonante quando seu comprimento é  3/4⁠ de um comprimento de onda. Isso é verdadeiro para todos os múltiplos ímpares de  1/4 de⁠  comprimento de onda. Isso permite alguma flexibilidade de design em termos de comprimentos de antena e pontos de alimentação. Antenas usadas dessa maneira são conhecidas por serem operadas harmonicamente. Antenas ressonantes geralmente usam um condutor linear (ou elemento ), ou um par de tais elementos, cada um dos quais tem cerca de um quarto do comprimento de onda em comprimento (um múltiplo ímpar de um quarto de comprimento de onda também será ressonante). Antenas que precisam ser pequenas em comparação com o comprimento de onda sacrificam a eficiência e não podem ser muito direcionais. Como os comprimentos de onda são muito pequenos em frequências mais altas ( UHF , micro-ondas ), geralmente não é necessário negociar o desempenho para obter um tamanho físico menor. Os elementos de um quarto de onda imitam um elemento elétrico ressonante em série devido à onda estacionária presente ao longo do condutor. Na frequência de ressonância, a onda estacionária tem um pico de corrente e um nó de tensão (mínimo) na alimentação. Em termos elétricos, isso significa que nessa posição, o elemento tem magnitude de impedância mínima, gerando a corrente máxima para a tensão mínima. Esta é a situação ideal, porque produz a saída máxima para a entrada mínima, produzindo a maior eficiência possível. Ao contrário de um circuito ressonante em série ideal (sem perdas), uma resistência finita permanece (correspondente à tensão relativamente pequena no ponto de alimentação) devido à resistência da antena à radiação, bem como a quaisquer perdas elétricas convencionais da produção de calor. A corrente será refletida quando houver mudanças nas propriedades elétricas do material. Para transferir eficientemente o sinal recebido para a linha de transmissão, é importante que a linha de transmissão tenha a mesma impedância que seu ponto de conexão na antena, caso contrário, parte do sinal será refletida de volta para o corpo da antena, da mesma forma, parte da potência do sinal do transmissor será refletida de volta para o transmissor, se houver uma mudança na impedância elétrica onde a linha de alimentação se junta à antena. Isso leva ao conceito de casamento de impedância, o projeto do sistema geral de antena e linha de transmissão para que a impedância seja a mais próxima possível, reduzindo assim essas perdas. O casamento de impedância é realizado por um circuito chamado sintonizador de antena ou rede de casamento de impedância entre o transmissor e a antena. O casamento de impedância entre a linha de alimentação e a antena é medido por um parâmetro chamado razão de onda estacionária (SWR) na linha de alimentação. Considere um dipolo de meia onda projetado para funcionar com sinais com comprimento de onda de 1 m, o que significa que a antena teria aproximadamente 50 cm de ponta a ponta. Se o elemento tiver uma relação comprimento-diâmetro de 1000, ele terá uma impedância inerente de cerca de 63 ohms resistivos. Usando o fio de transmissão ou balun apropriado, combinamos essa resistência para garantir a reflexão mínima do sinal. Alimentar essa antena com uma corrente de 1 Ampère exigirá 63 Volts, e a antena irradiará 63 Watts (ignorando as perdas) de potência de radiofrequência. Agora, considere o caso em que a antena é alimentada com um sinal com comprimento de onda de 1,25 m, neste caso, a corrente induzida pelo sinal chegaria ao ponto de alimentação da antena fora de fase com o sinal, causando uma queda na corrente líquida enquanto a tensão permanece a mesma. Eletricamente, isso parece ser uma impedância muito alta. A antena e a linha de transmissão não têm mais a mesma impedância, e o sinal será refletido de volta para a antena, reduzindo a saída. Isso poderia ser resolvido alterando o sistema de correspondência entre a antena e a linha de transmissão, mas essa solução só funciona bem na nova frequência de projeto. O resultado é que a antena ressonante alimentará eficientemente um sinal na linha de transmissão somente quando a frequência do sinal de origem estiver próxima da frequência de projeto da antena, ou de uma das múltiplas frequências ressonantes. Isso torna os projetos de antenas ressonantes inerentemente de banda estreita, úteis apenas para uma pequena faixa de frequências centradas na(s) ressonância(s).

GANHO DE UMA ANTENA

Em eletromagnetismo, o ganho de uma antena é um parâmetro de desempenho chave que combina a diretividade da antena e a eficiência de radiação. O termo ganho de potência foi descontinuado pelo IEEE. Em uma antena transmissora, o ganho descreve o quão bem a antena converte a potência de entrada em ondas de rádio direcionadas a uma direção específica. Em uma antena receptora, o ganho descreve o quão bem a antena converte as ondas de rádio que chegam de uma direção específica em energia elétrica. Quando nenhuma direção é especificada, o ganho é entendido como se referindo ao valor de pico do ganho, o ganho na direção do lóbulo principal da antena . Um gráfico do ganho como uma função da direção é chamado de padrão de antena ou padrão de radiação. Não deve ser confundido com diretividade, que não leva em consideração a eficiência de radiação de uma antena. Ganho ou 'ganho absoluto' é definido como "A razão entre a intensidade da radiação em uma determinada direção e a intensidade da radiação que seria produzida se a potência aceita pela antena fosse irradiada isotropicamente". Normalmente, essa razão é expressa em decibéis em relação a um radiador isotrópico (dBi). Uma definição alternativa compara a potência recebida à potência recebida por uma antena dipolo de meia onda sem perdas, caso em que as unidades são escritas como dBd. Como uma antena dipolo sem perdas tem um ganho de 2,15 dBi, a relação entre essas unidades é Gain(dBd)≈Gain(dBi)−2.15. Para uma determinada frequência, a área efetiva da antena é proporcional ao ganho. O comprimento efetivo de uma antena é proporcional à raiz quadrada do ganho da antena para uma determinada frequência e resistência à radiação. Devido à reciprocidade, o ganho de qualquer antena ao receber é igual ao seu ganho ao transmitir.

O ganho é uma medida sem unidade que multiplica a eficiência de radiação de uma antena η e diretividade D:

G=ηD

A eficiência da radiação η de uma antena é "A relação entre a potência total irradiada por uma antena e a potência líquida aceita pela antena do transmissor conectado."

η=PR/PO

Uma antena transmissora é alimentada por uma linha de transmissão que a conecta a um transmissor de rádio. A potência aceita pela antena PO  é a potência fornecida aos terminais da antena. Perdas antes dos terminais da antena são contabilizadas por fatores de incompatibilidade de impedância separados, que, portanto, não são incluídos no cálculo da eficiência de radiação.

Os números publicados para ganho de antena são expressos em decibéis (dB), a partir do fator de ganho G, obtém-se o ganho em decibéis como:

GdBi=10log10(G)

Portanto, uma antena com um ganho de potência de pico de 5 seria considerada como tendo um ganho de 7 dBi, que é usado em vez de apenas dB para enfatizar que esse é o ganho de acordo com a definição básica, na qual a antena é comparada a um radiador isotrópico. Quando medições reais do ganho de uma antena são feitas por um laboratório, a intensidade de campo da antena de teste é medida quando alimentada com, digamos, 1 watt de potência de transmissão, a uma determinada distância. Essa intensidade de campo é comparada com a intensidade de campo encontrada usando uma antena de referência à mesma distância, recebendo a mesma potência, para determinar o ganho da antena em teste. Essa relação seria igual a G se a antena de referência fosse um radiador isotrópico (IRAD). No entanto, um verdadeiro radiador isotrópico não pode ser construído, então, na prática, uma antena diferente é usada. Isso geralmente será um dipolo de meia onda, uma antena muito bem compreendida e repetível que pode ser facilmente construída para qualquer frequência. O ganho diretivo de um dipolo de meia onda em relação ao radiador isotrópico é conhecido por ser 1,64 e pode ser feito com quase 100% de eficiência. Como o ganho foi medido em relação a essa antena de referência, a diferença no ganho da antena de teste é frequentemente comparada à do dipolo. O ganho relativo a um dipolo é, portanto, frequentemente citado e denotado usando dBd em vez de dBi para evitar confusão. Portanto, em termos do ganho verdadeiro (relativo a um radiador isotrópico) G , este valor para o ganho é dado por:

Por exemplo, uma antena com um ganho G = 5 teria um ganho em relação a um dipolo de 5/1,64 ≈ 3,05, ou em decibéis, o que seria chamado de 10 log(3,05) ≈ 4,84 dBd. Em geral:

GdBd≈GdBi−2.15 dB

Tanto dBi quanto dBd são de uso comum. Quando o ganho máximo de uma antena é especificado em decibéis (por exemplo, por um fabricante), é preciso ter certeza se isso se refere ao ganho em relação a um radiador isotrópico ou em relação a um dipolo. Se a especificação for dBi ou dBd, não há ambiguidade, mas se apenas dB for especificado. Qualquer valor pode ser facilmente convertido no outro usando a relação acima. Ao considerar o padrão direcional de uma antena, o ganho em relação a um dipolo não implica uma comparação do ganho dessa antena em cada direção com o ganho de um dipolo naquela direção. Em vez disso, é uma comparação entre o ganho da antena em cada direção e o ganho de pico do dipolo (1,64). Em qualquer direção, portanto, esses números são 2,15 dB menores que o ganho expresso em dBi.

A ANTENA RESSONANTE

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL  Uma antena ressonante pode ser definida como um elemento de um circuito que possui constantes distribuídas como indutância, capacitância, e resistência, o que pode ser feito de modo a formar um circuito ressonante.  As equações de Maxwell determinam os modos de propagação da energia eletromagnética e representam o conjunto de ondas eletromagnéticas que são guiadas de maneira estável nas antenas. Estas admitem apenas um número discreto de modos propagando-se ao longo de seu comprimento:

Transversal Eletromagnético - TEM: campo elétrico e magnético sem componentes na direção de propagação da onda;

Transversal Elétrico - TE: campo elétrico sem componente na direção de propagação da onda;

Transversal Magnético - TM: campo magnético sem componente na direção de propagação da onda.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL  Uma antena deve ter obrigatoriamente um tamanho físico, pois depende das tensões e correntes associadas em impedâncias complexas num sistema chamado como "sistema irradiante", sendo que pela lei da reciprocidade o mesmo pode ser usado para transmissão de ondas eletromagnéticas e recepção das mesmas. O melhor rendimento de uma antena é ligado ao seu comprimento e frequência, as distribuições de energia sobre uma linha bifilar se comportam como irradiador. O campo elétrico atinge um nulo a cada meia onda, e um pico na metade do intervalo de cada meia onda, seja em um quarto de onda. O comprimento L de uma LT é o extremo do dipolo da linha bifilar, assim, L/2 marca o ponto onde se abre um dipolo, o diâmetro do condutor da antena é proporcional a sua largura de banda, quanto maior, menor o Q, quanto menor, consequentemente maior o Q de uma antena. O menor tamanho físico de uma antena ressonante é meia onda, sendo o maior sem um limite, desde que em tamanhos ou comprimentos harmônicos ao fundamental. Por exemplo, para quatro meios comprimentos de onda na frequência do transmissor, ela está na quarta harmônica da sua menor frequência de ressonância, ou é um meio comprimento de onda de um quarto da frequência de funcionamento. Sendo a antena considerada como radiadora de energia, a energia despendida sob a forma de radiação pode ser pensada como uma perda I2Rt, em que Rt é chamada de resistência de radiação. 

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL  Entre muitos fatores que interessam no projeto de antenas, alguns podem ser considerados sua ressonância, largura de banda, comprimento efetivo, dentre outros, estas características são muito importantes no equacionamento do seu rendimento. De maneira sucinta, se pode considerar uma antena como um circuito sintonizado, composto de uma indutância e de uma capacitância, e, como conseqüência, tem uma freqüência ressonante quando as reatâncias capacitiva e indutiva são nulas. Neste ponto, a antena aparenta ser puramente resistiva, ou seja, a impedância, uma combinação de fatores de resistividade e resistência de radiação propriamente dita é enxergada pelo circuito de saída do transmissor como uma resistência pura. A impedância de entrada nos terminais de antena é importante em termos de eficiência tanto na transmissão quanto recepção da energia. Se o transmissor está numa antena não ressonante, uma perda de potência é causada pelos componentes reativos que compõe a impedância global da antena. Por outro lado, se a frequência do transmissor for alterada, o comprimento elétrico da antena também muda. Se a frequência é um pouco mais elevada, o comprimento elétrico é maior, e uma reatância indutiva é adicionada à impedância . Se a frequência é reduzida, o comprimento é encurtado, e uma reatância capacitiva é adicionada à impedância .

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL  A capacitância e indutância de uma antena são determinadas pelas suas propriedades físicas do meio ambiente circundante e as suas dimensões. Por exemplo, quanto menores os seus elementos, maior é a freqüência ressonante. As antenas de UHF têm elementos relativamente pequenos, à medida que se aumenta o seu comprimento, a freqüência de ressonância diminui. A maioria das antenas são explotadas em todo seu ponto de ressonância. Isto significa que só existe uma largura reduzida de banda em que se pode operá-las de maneira eficiente. Fora da ressonância, os níveis de reatâncias dão lugar a parâmetros que podem ser demasiado fora para o seu funcionamento satisfatório. A largura de banda é especialmente importante quando se trata de transmissores muito sensíveis, pois a antena, se é operada fora de sua gama de funcionamento e o transmissor de potência não estando adequadamente protegido, certamente este se danificará. Para efeitos de recepção, o rendimento de uma antena é menos crítico, se pode, por exemplo, operar fora de sua banda normal e dependendo da linha de transmissão, seu comprimento ajudará inclusive a receber várias estações distantes e por se tratar de um circuito sintonizado, para a melhor recepção é necessário garantir que o rendimento da antena seja ótimo

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL  Conforme já afirmado, uma das principias características de uma antena é a sua impedância, quando se varia a freqüência do transmissor, pelo fato da antena ser um circuito sintonizado, sua impedância varia, e, é provocada assim uma variação da potência refletida. Se a antena é utilizada em transmissão, pode ser que a partir de um determinado nível de potência refletida ocorra algum tipo de dano ao transmissor. Assim, a largura de banda é um fator que limita o funcionamento de uma emissora. Atualmente, a maioria dos transmissores tem alguma forma de proteção “SWR”, ou algum tipo de circuito que evita os danos causados ao sistema. Isso ocorre devida redução de potência de saída a um nível aceitável, se comparado aos aumentos dos níveis de potência refletida. Por sua vez, se a eficiência da estação está fora de uma determinada largura de banda, esta para ser melhorada necessita de uma série de correções. Uma delas é a utilização de elementos de maior diâmetro na antena, outra seria, no caso de um dipolo, uma técnica de “dobradura”, ou seja, dobrar o seu comprimento físico em forma de loop de uma espira.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL  Quando se trata de comprimento de uma antena, se deve levar em conta alguns detalhes. Dependendo da freqüência de operação, esta sendo extremamente baixa, o sistema irradiante pode se tornar tão grande que sua construção seria proibitiva. No caso de freqüências muito altas, as dimensões extremamente reduzidas dos irradiadores também causariam inconvenientes devido diâmetro ou geometria dos tais. Para baixas frequências, cujos comprimentos das antenas excedem aos 100 m, no caso de antenas verticais, sua altura, ou seu comprimento é que determinarão o grau de dificuldade de sua construção. Assim, conceituou-se a efetividade do comprimento de uma antena, isto é, até que ponto o sistema irradiante deve ter incrementada a sua dimensão. Assim, o comprimento efetivo de um sistema irradiante ou receptor , chamado de “hef”, pode ser definido como a relação entre a “fem” induzida nos seus terminais e o campo que lhe gera, podemos expressa-la como a equação 4.1:

 (4.1)

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL  No caso de um dipolo, por exemplo, sua resposta em freqüência seria igual a um circuito ressonante, cujas indutância e capacitância estariam concentradas. Assim a largura de faixa do circuito ressonante depende do tipo de configuração mecânica ou construção da antena. De algumas características físico-mecânicas, poderia ser exemplificada uma antena construída de fio de cobre fino. O comportamento do circuito, (como será visto adiante), seria de um circuito sintonizado cujo "Q" é bastante elevado. Isso resulta numa antena altamente seletiva, que redundaria numa resposta de funcionamento numa faixa muito "fina ou estreita" de frequências. Há dois problemas para resolver quando se sintoniza uma antena (qualquer antena, e não apenas o dipolo ): ressonância e casamento de impedância. Embora frequentemente tratada na literatura como o mesmo problema, eles não são. Procurarei assim demonstrar como é o processo de sintonizar uma antena à ressonância desejada, não confundir com a calculada e cuidado com os termos "ideal", "desejável" e "praticável". Embora nem todas as formas de antena sejam ressonantes, o dipolo é um exemplo de uma antena que funciona dentro de uma faixa de frequência preditiva. Há muita desinformação no relativa ao ajuste de antenas, talvez muito do que se acredita provém do fato que VSWR é utilizado como o indicador entre impedância e de ressonância, além de erros crassos acerca da calibração do medidor. Muitos "acreditam" (Ciência e crença não se combinam) que o ROE pode ser "sintonizado", ajustando o comprimento da linha de alimentação para "acertar a antena" e esquecem de observar que a LT mesma faz parte do sistema irradiante e que sua impedância é invariante, e, ainda no caso do cabo coaxial seu comprimento não tem nada a ver com a antena, salvo se usado como transformador de impedâncias. Sobre Linhas de Transmissão ver o material disponibilizado. Logo ao alterar o comprimento do cabo coaxial pode alterar sua indutância e sua capacitância se utilizado como transformador de uma impedância Z qualquer e diferente de Zo, para Zo=Ro+j0, usando um cabo com impedância característica Zo. Também há que atentar para o fato de que se uma linha está desbalanceada ela irradia, ou seja, pode fazer parte da antena, como elemento irradiante da mesma, ou seja, o sistema está trabalhando de forma errada. 

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL  Assim existe uma controvérsia acerca do comprimento da LT alimentada pelo fato de que os instrumentos de tensão ou de detecção de corrente que são usados ​​para a medição VSWR são afetados pelo comprimento da linha de transmissão. Mas este fato é causado por uma falha dos instrumentos, e não pela física do Eletromagnetismo. Existe apenas uma maneira correta para sintonizar uma antena dipolo: ajustando o seu comprimento, e não se deve "mexer" da linha de transmissão para sintonizar a antena. Muitos para resolver o problema dos instrumentos e suas medições "deixam a linha de transmissão dentro do comprimento da frequência de uso", isso é importante para deixar o sinal em fase, mas não para a impedância propriamente dita, conforme explicarei em outras seções. O indicador de que um sistema está em ressonância é o ponto mínimo no VSWR mostrado pela curva da Figura 4.1. Esta mostra um gráfico de VSWR X Frequência para vários casos diferente. A curva A representa alta VSWR por toda a banda, significa que não há ressonância. O valor real de VSWR pode ser qualquer, a partir de 3,5 : 1 a 10: 1, a causa é no entanto a mesmo, a antena está aberta ou em curto-circuito ou está longe da ressonância.

Figura 4.1- Curvas representativas do VSWR de um dipolo de meia onda ressonante (Fonte: Angeloleithold)

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL  Na Figura 4.1 a curva B representa uma antena ressonante dipolo de tubo metálico de grande diâmetro (Banda larga ou Broadband) que é relativamente plana em toda a banda e não exibem VSWR excessivas até que a frequência esteja fora da banda. A curva C também é de um dipolo que ressona dentro da banda, mas tem um Q muito superior à curva B. A antena da curva B (Broadbanded) é melhor que a antena da curva C, mas esta afirmação somente pode ser verdadeira se a sua amplitude não for adquirida à custa da eficiência. As perdas tendem a alargar uma antena e reduzir a sua eficiência, é um grande erro afirmar que uma antena que ressone em toda a banda seja eficiente. Se a largura de banda é comparada com o risco de aumento da perda, então a antena não é considerada eficiente, logo é menos do que desejável algo assim. As curvas D e E são de uma antena ressonante fora da banda de interesse, a curva marcada com D é ressonante a uma frequência abaixo da banda, de modo que o dipolo é muito longo. Neste caso, é necessário encurtá-la para elevar o ponto de ressonância dentro da banda. A curva E representa uma antena que é ressonante para além do limite superior da banda, de modo que esta antena é demasiado curta, deve ser alongada. A alteração de comprimento de uma antena depende de dois fatores: o quão longe a frequência desejada está do ponto de ressonância, e qual banda está sendo usada. Esta última exigência vem do fato de que a "frequência por unidade de comprimento" varia de uma banda para outra. Em antenas loop o E variará de acordo com a orientação, assim o hef  corresponderá à intensidade de campo máxima tanto na transmissão quanto na recepção dos sinais. No caso de um dipolo, por exemplo, sua resposta em freqüência seria igual a um circuito ressonante, cujas indutância e capacitância estariam concentradas. Assim a largura de faixa do circuito ressonante depende do tipo de configuração mecânica ou construção da antena.

PROCEDIMENTOS PARA AJUSTE DE ANTENAS

1. Calcular o comprimento necessário para a extremidade superior da banda.

2. Calcular o comprimento necessário para a extremidade inferior da banda. 3. Calcular a diferença de comprimentos para as extremidades superior e inferior da banda. 4. Calcular a largura da banda em kilo Hertz, tomando a diferença entre o limite de frequência superior e o limite de frequência mais baixa. 5. Dividir a diferença de comprimento pela diferença de frequência; o resultado está em kHz por unidade de comprimento.

A diferença entre a ressonância e a correspondência de impedância é vista no valor do mínimo VSWR. Enquanto o mínimo indica o ponto de ressonância, o seu valor é uma medida da relação entre a impedância de ponto de alimentação da antena e da impedância característica da linha de transmissão, conforme as equações 4.1 e 4.2.

Zo é a impedância característica do cabo coaxial Rr é a resistência de irradiação da antena. Embora o conhecimento da VSWR não vai mostrar qual situação é verdadeira, é possível saber que há uma alta probabilidade de que um deles é verdadeiro, assim é possível experimentar na prática e ajustar a antena. É claro que, se o VSWR é inferior a cerca de 1,5 : 1 ou 2: 1, muitos técnicos em telecomunicações não perdem tempo com ajustes muito finos. Quando uma antena é acoplada a um transmissor equipado com uma rede de saída sintonizável (transmissores valvulados ou PA ), é possível acomodar uma gama relativamente ampla de impedâncias de antenas. Os modernos amplificadores finais de estado sólido tendem a ser um pouco mais exigentes sobre impedância de carga, geralmente são utilizados antena tuning (ATU). As antenas dipolo quando dimensionadas nas frequências de corte são ressonantes, de modo que naturalmente tendem a funcionar numa frequência sobre outras. A ROE será bastante baixa no ponto de ressonância (assumindo que não há problemas de incompatibilidade feedline), e vai subir em frequências acima e abaixo da ressonância. Se a antena é um modelo de alto Q, o efeito é bastante profundo e pode tornar a antena quase inútil a frequências na extremidade da mesma banda. Os transmissores equipados com circuitos VSWR de desligamento não funcionarão com este tipo de antenas, ou seu rendimento será reduzido. A Figura 4.2 mostra um método para resolver a variação de sintonia de antenas de alto Q, em que uma antena que é demasiadamente fina para a frequência de ressonância desejada age indutivamente, ou seja, irá mostrar uma impedância de ponto de alimentação da forma Z = R + JXL. 

Figura 4.2 - Ajuste para dipolo muito fino ou muito longo.(Fonte: Angeloleithold)

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL  Para neutralizar o componente de reatância indutiva + JXL, é necessário adicionar um pouco de -jXc ou uma reatância capacitiva. Esta abordagem é tomada em certas formas de sintonia de antena e pode ser utilizada com dipolos para tornar a antena sintonizável ao longo de um intervalo de cerca de 15 por cento da frequência, ou seja, se pode "puxar" o mergulho de sintonia para cima e para baixo de um determinado ponto. Para antenas dipolo muito finas ou para frequências muito baixas (antenas muito longas), o cálculo do dipolo se modifica, pois se deve levar em conta a relação em comprimentos de ondas entre o comprimento da antena e o diâmetro do condutor, assim, para antenas dipolos ressonantes ordinários se utiliza a equação 4.3 e para as antenas de fio fino a equação 4.4.

L = 140,4 / f (MHz) (4.3)

L = 151,5 / f (MHz) (4.4)

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL  A reatância capacitiva necessária, a qual é utilizada para encurtar a antena (figura 4.2), é fornecida pelo capacitor variável no ponto de alimentação entre a linha de transmissão e a antena. Para HF, o capacitor recomendado deve ser de 500 PF, deve ser tomado o devido cuidado para evitar centelhamentos etc. O sintonizador pode ser usado em antenas em dipolos convencionais e dipolos vês invertidos etc. Outro cuidado a ser tomado é em relação ao motor, que deve ser provido de um redutor e sua alimentação deve ser CC.