CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHO
NOTAS DE AULA RADIOCIÊNCIA
1.0.0 O Dipolo Dobrado
PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD
INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO - IAE - FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITA - (c) 2002-2012 PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD FIES - IAE - PLANEJAMENTO DE PESQUISAS Plano Trabalho Progr Cientifico Convenio CRS UNIBEM.pdf - 121 KB Download CTA PLANO DE TRABALHO nov 2006.pdf - e113 KB Download
#py5aalprofessorangeloleithold Seja uma antena dipolo, se esta for de onda completa, as correntes que circulam em si terão sempre o mesmo valor total, contudo, levando-se em conta o centro do dipolo, e pelo fato de ser uma antena de onda completa, as fases entre um ramo e outro serão opostas. Em cada ramo, a corrente está defasada em 180° em relação ao seu equivalente oposto. Ao ser dobrado o fio pelo meio, ou seja, dobrando-se a antena, notar-se-á que as correntes distribuídas sobre os ramos estarão na mesma fase e com o mesmo módulo.. Por analogia, no caso de uma antena de meia onda, nota-se que o campo produzido pela antena de meia onda será menor pelo fato da corrente ser maior.
Figura 1 Dipolo dobrado - Impedâncias
As correntes I que circulam nos ramos terão sempre o mesmo valor total, contudo, levando-se em conta o centro do dipolo, e pelo fato de ser uma antena de onda completa, as fases entre um ramo e outro serão opostas. Observe-se porém, que em cada ramo, a corrente está defasada em 180° em relação ao seu equivalente oposto, conforme a figura 2..
Figura 2: Onda completa
Ao ser dobrado o dipolo ao meio (Figura 3), ou seja, dobrando-se a antena, notar-se-á que as correntes distribuídas sobre os ramos estarão fasadas e com mesmo módulo. Por analogia, a distribuição de correntes ao se duplicar, a antena, compara-se a uma meia onda, o campo produzido será menor pelo fato da corrente ser maior.
A potência irradiada pode ser descrita como (1):
Definindo-se ID a corrente da antena duplicada, seu valor é o dobro da corrente de uma antena simples ou IS , assim observa-se que (2)
ID=2IS (2)
Logo, a potência dada da antena dupla, vista em termos de antena simples, pode ser escrita da seguinte forma (2), (3):
Desta forma conclui-se que ao ser dobrado um dipolo, e comparando-o com um dipolo simples, ao entregar no primeiro e no segundo, para efeito de comparação a mesma potência, na antena dipolo dobrado, a corrente em cada um de seus ramos será a metade da corrente do dipolo simples. Sendo a corrente do dipolo dobrado a metade em cada ramo, e sendo a potência igual, logo deduz-se que a impedância do dipolo dobrado é 4 vezes a impedância do dipolo simples.
Um dipolo dobrado é um dipolo de meia onda com um fio paralelo adicional conectando suas duas extremidades. Se o fio adicional tiver o mesmo diâmetro e seção transversal do dipolo, duas correntes radiantes quase idênticas são geradas. O padrão de emissão de campo distante resultante é quase idêntico ao do dipolo de fio único descrito acima, mas na ressonância sua impedância de ponto de alimentação Rfd é quatro vezes a resistência à radiação de um dipolo de fio único e é tecnicamente, uma antena de loop de onda completa dobrada , onde o loop foi dobrado em extremidades opostas e comprimido em dois fios paralelos em uma linha plana. Embora a ampla largura de banda, a alta impedância do ponto de alimentação e a alta eficiência sejam características mais semelhantes a uma antena de loop completo, o padrão de radiação do dipolo dobrado é mais parecido com um dipolo comum. Como a operação de um único dipolo de meia onda é mais fácil de entender, tanto os loops completos quanto os dipolos dobrados são frequentemente descritos como dois dipolos de meia onda em paralelo, conectados nas extremidades.
A alta impedância do ponto de alimentação Rfd na ressonância ocorre porque para uma quantidade fixa de energia, a corrente total radiante de saída (Io) é o dobro da corrente em cada fio separadamente e, portanto, igual ao dobro da corrente no ponto de alimentação. Igualamos a potência média irradiada à potência média entregue no ponto de alimentação, podemos escrever
Os dipolos dobrados são compatíveis com linhas de transmissão balanceadas de 300 Ω , como cabo de fita de alimentação dupla e tem uma largura de banda maior do que um dipolo único. Podem ser usados para transformar o valor da impedância de entrada do dipolo em uma ampla faixa de relações de aumento, alterando as espessuras dos condutores dos fios para os lados alimentado e dobrado. Em vez de alterar a espessura ou o espaçamento, pode-se adicionar um terceiro fio paralelo para aumentar a impedância da antena para 9 vezes a de um dipolo de fio único, aumentando a impedância para 658 Ω, fazendo uma boa combinação para o cabo de alimentação de fio aberto e ampliando ainda mais a banda de frequência ressonante da antena. Mais fios paralelos extras podem ser adicionados: qualquer número de fios paralelos extras pode ser unido à antena, com a resistência à radiação (e impedância do ponto de alimentação) dada por:
onde n é o número de fios paralelos de meia onda colocados lado a lado na antena e conectados em suas extremidades. Também é possível "trapacear" no chamado projeto de circuito achatado e obter um desempenho quase tão bom, tornando cada fio paralelo muito curto na mesma proporção, mas conectando um único fio de carga capacitivo (desligando-se em quase qualquer direção, na maioria das vezes pendurada) em cada uma das extremidades da antena. O comprimento do fio de carga é igual ao comprimento único faltante de um dos fios paralelos.
A presente publicação faz parte do trabalho ''Fundamentos de propagação de rádio'' datilografada em 1978 e apresentada na Escola Técnica Federal do Paraná em 1979. Foi complementada em 1987 e o formalismo matemático mais rigoroso foi inserido 1990. O trabalho digitalizado foi publicado no Hpg.IG em 1998 no endereço http://www.angeloleithold.hpg.ig.com.br/ciencia _e_educacao/9/index_int_4.html. Foi elaborada uma cópia de segurança e publicada no Yahoo-Geocities em 2004 no endereço http://br.geocities.com/angeloleithold/teoriaantena.htm. Em maio de 2011 o Hpg.IG foi descontinuado, a cópia salva foi migrada para o presente endereço em junho de 2011.
http://web.archive.org/web/20071112182438/http://br.geocities.com/angeloleithold/teoriaantena.html
http://web.archive.org/web/20060221225235/http://angeloleithold.vilabol.uol.com.br/py5aal.html
http://web.archive.org/web/20071202135144/http://br.geocities.com/angeloleithold/py5aal.refletores.html
http://www.angeloleithold.hpg.ig.com.br/ciencia_e_educacao/6/index_pri_1.html
http://web.archive.org/web/20040914020247/http://www.angeloleithold.hpg.ig.com.br/ciencia_e_educacao/6/index_int_3.html