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INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇOCAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHOPROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - NOTAS DE AULAENSINO TECNOLÓGICOPARÂMETROS DE SISTEMAS IRRADIANTES - ALTURA DO DIPOLO EM RELAÇÃO AO SOLO
INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO - IAE -
FACULDADES INTEGRADAS ESPÍRITA - FIES
Plano Trabalho Progr Cientifico Convenio CRS UNIBEM CTA PLANO DE TRABALHO 2006
PY5AAL PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD
ÍNDICE RADIOCIÊNCIA ANTENAS - PÁGINA PRINCIPAL
NOVA PÁGINA PARÂMETROS DE SISTEMAS IRRADIANTES - ALTURA DO DIPOLO EM RELAÇÃO AO SOLO
(c)py5aalFigura 1: Relação entre altura e impedância de uma antena vertical e uma horizontal (Fonte: Ângelo Antônio Leithold - PY5AAL-1995)
#professorangeloantonioleithold#py5aalnotasdeaula O gráfico representado na figura 1 mostra a variação da impedância de antenas quando próximas à terra ou próximas de refletores planos ou não, que possam ser enxergados pelas antenas como um terra virtual. O efeito da interação entre a antena, elemento terra, e demais interferentes do meio são enxergados pela antena como elementos terra que pode ser considerado como um refletor perfeito de dimensão infinita, formando uma imagem da antena tal qual a imagem formada por um objeto qualquer num espelho. Na presença da terra temos o incremento do efeito imagem, isto é, a terra e antena passam a ter uma relação interativa, e desta surge uma componente reativa, resultando uma variação na sintonia (ressonância), impedância e ganho das antenas. A cada quarto de onda acima do plano terra a impedância é próxima de 73 ohms. De acordo com a altura e o efeito da terra, o ganho de um dipolo pode ser até 6 dBd (decibéis sobre o dipolo no espaço livre) e impedância. Tendo diversas antenas dispostas paralelamente sobre uma superfície perfeitamente refletora, para cada uma, haverá uma imagem. Quando se varia a distância de um dipolo ao solo, variará o ângulo de partida, o alcance, a impedância, entre outros parâmetros, a distribuição de energia ocorre numa só direção. Cada vez que se dobra a estrutura metálica de uma rede, há um incremento no ganho do sistema em 3 dB. Dois refletores dispostos em 90 graus entre si, estando a rede à uma distância dentro dos parâmetros funcionais do sistema, ocorre a multiplicação dos diagramas resultantes, ao dobrar o plano refletor em dois semi planos muito grandes em relação aos dipolos dobra a imagem, conseqüentemente o ganho aumentará. Este efeito é utilizado em freqüências muito altas (SHF), na construção de antenas impressas. Dependendo da altura do dipolo à terra haverá variação dos parâmetros da antena. Tanto na polarização horizontal, quanto na vertical, o efeito terra pode ser analisado como um refletor perfeito, desde que dentro das faixas de freqüência admissíveis. Ao construir antenas próximas à terra ou superfície que se comporte como um plano de terra, a sua influência pode ser vista como um elemento irradiante.
#professorangeloantonioleithold#py5aalnotasdeaula Sendo o plano de terra visto como condutor perfeito, as componentes tangencial e normal são anuladas entre si. Desta forma, as cargas e correntes induzidas passam a fazer parte do sistema, ocorrerão dois efeitos, o imagem e o real. Tanto para o dipolo horizontal, quanto para o dipolo vertical, existe o dipolo imagem. Este atua de maneira que a terra altera o diagrama de irradiação, impedância, ganho, dentre outros parâmetros. Assim uma antena próxima a qualquer estrutura condutiva, seja terra, metal, "n" dipolos, outras antenas, etc, forma-se uma rede de antenas. A interação ocorre simultaneamente em todos os seus elementos, reais e virtuais. Assim, o sistema deve obedecer a certos aspectos físicos de proximidade entre seus elementos em comprimentos de onda e a resultante será um acoplamento concomitante, isto é, haverá somatórias de todas as características de todos os elementos interferentes. O nome dado a este sistema é acoplamento mútuo.
#professorangeloantonioleithold#py5aalnotasdeaula As direções dos campos magnético e elétrico são perpendiculares à direção de propagação. O vetor elétrico no plano num dado ponto do espaço pode ser decomposto em duas componentes ortogonais (x e y). A amplitude do vetor do campo elétrico varia senoidalmente. As duas componentes têm duas características que podem diferir, pois podem não ter a mesma amplitude nem a mesma fase, assim podem não alcançar os seus máximos e mínimos ao mesmo tempo. É necessário arbitrar que as componentes têm a mesma amplitude e fase. O efeito do acoplamento mútuo, tanto para antena em polarização horizontal, quanto em polarização vertical, têm em sua imagem a indução de cargas e correntes. Suas impedâncias, seus lóbulos, e ganhos se interam. Um sistema irradiante ou receptor numa determinada distância de um elemento terra possui a “antena real” e a “antena imagem”. As correntes induzidas no dipolo real terão seu equivalente no dipolo imagem, desta forma num dipolo vertical muito próximo ao solo, tem reforçado o campo irradiado e o campo recebido. No caso do dipolo horizontal, a impedância resultante do sistema será muito próxima de zero ohm, colocando o sinal em curto-circuito com a terra, anulando a antena (interação destrutiva). Numa antena monopolo em polarização vertical, seu funcionamento quando no solo, será similar ao dipolo vertical no espaço livre, pois sua imagem complementará o segmento real.
Altur Anten
altura.antena
(c)py5aal
fessor Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições nas áreas de astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia12. Ele se formou em Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978, fez mestrado em Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982 e doutorado em Física pela USP em 1987. Sua tese de doutorado foi sobre a propagação de ondas de rádio na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul1. Leithold tem uma vasta experiência em pesquisa e ensino, tendo lecionado em diversas instituições, incluindo o Colégio Estadual do Paraná, o Senai e a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Ele também é autor de vários trabalhos acadêmicos e livros, e é conhecido por seu envolvimento com o estudo da Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região12. O professor Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições em diversas áreas científicas e educacionais. Ele se destaca principalmente nas áreas de astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia12. Formação Acadêmica e Carreira Graduação: Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978. Mestrado: Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982. Doutorado: Física pela USP em 1987, com a tese intitulada “Estudo da Propagação de Ondas de Rádio na Região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul Pós-Doutorado: Astrofísica pela Universidade de Brasília (UnB) em 19921.Contribuições e Pesquisas Leithold é autor de diversos trabalhos acadêmicos e livros, e suas pesquisas são amplamente citadas por outros pesquisadores. Ele é especialmente conhecido por seu estudo sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região12. Atuação Profissional Ensino Médio: Professor de física no Colégio Estadual do Paraná, onde lecionou por vários anos e participou de projetos pedagógicos e científicos. Ensino Técnico: Professor de eletrônica no Senai e no CEEP, desenvolvendo instrumentos e métodos para medir e analisar sinais eletromagnéticos. Ensino Superior: Professor de pedagogia na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), ministrando cursos sobre didática, metodologia científica e tecnologia educacional12. Outras Atividades Além de suas atividades acadêmicas, Leithold é um radioamador ativo, conhecido pelo indicativo PY5AAL. Ele também tem um blog onde compartilha suas pesquisas e experiências1. O indicativo PY5AAL pertence ao professor Ângelo Antônio Leithold, um radioamador brasileiro com uma vasta experiência e paixão pelo radioamadorismo. Ele é conhecido por seus experimentos com antenas e pela participação ativa na comunidade de radioamadores. Atividades e Contribuições Antenas: Leithold realiza experimentos com diferentes tipos de antenas, incluindo antenas NVIS (Near Vertical Incidence Skywave) e antenas Long Wire12. Ele compartilha suas descobertas e métodos de construção de antenas em seu blog e em sites dedicados ao radioamadorismo. Baluns Magnéticos: Ele também trabalha com a construção de baluns magnéticos, que são dispositivos usados para adaptar a impedância entre a antena e o transmissor, melhorando a eficiência da transmissão2. Comunidade: Leithold é ativo na comunidade de radioamadores, participando de eventos e trocando informações com outros entusiastas. Ele utiliza suas habilidades para contribuir com a ciência e a educação, aplicando seus conhecimentos em física e eletrônica. Recursos e Publicações Leithold mantém um blog onde compartilha suas experiências e pesquisas no campo do radioamadorismo. Ele também publica artigos e tutoriais sobre a construção e otimização de antenas e outros equipamentos de rádio3. O professor Ângelo Antônio Leithold tem várias referências acadêmicas e citações em diferentes áreas do conhecimento. Ele é citado em trabalhos sobre geofísica, astrofísica, eletrônica e educação, entre outros. Aqui estão alguns exemplos de onde suas obras e citações podem ser encontradas: Geofísica e Astrofísica: Leithold é frequentemente citado em estudos sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul e a propagação de ondas de rádio1. Eletrônica e Radioamadorismo: Seus trabalhos sobre antenas e baluns magnéticos são amplamente referenciados em publicações técnicas e blogs especializados2. Educação e Pedagogia: Ele também é citado em artigos e teses sobre metodologia científica e tecnologia educacional3. Essas referências estão disponíveis em diversas plataformas acadêmicas e sites especializados, como Google Scholar, Academia.edu e em blogs pessoais do próprio professor123.
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