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INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHOPROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - NOTAS DE AULA08 Antenas - Interação de terra e refletores - NVIS - "Near Vertical Incidence Skywave"Antenas - Interação de terra e refletores - NVIS - "Near Vertical Incidence Skywave"está licenciado sob CC BY-NC-ND 4.0© 1 por PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD
ATENÇÃO: ESTA PÁGINA FOI SALVA DE UM PROJETO ANTIGO DE 1995 - PODE HAVER ALGUMA INCOMPATIBILIDADE Refletores e Efeito Terra Antenas
ATENÇÃO: ESTA PÁGINA FOI SALVA DE UM PROJETO ANTIGO DE 1995 - PODE HAVER ALGUMA INCOMPATIBILIDADE Refletores e Efeito Terra Antenas
REFLETORES E EFEITO TERRA E SUA INFLUÊNCIA SOBRE O DIPOLO
REFLETORES E EFEITO TERRA E SUA INFLUÊNCIA SOBRE O DIPOLO
Os refletores se disseminaram nos sistemas irradiantes, a alteração de impedância e o diagrama resultante da distância de uma antena ao solo é largamente utilizada. A forma e a distância do refletor à antena força seu comportamento, se determinado um diagrama a antena trabalha dentro dele. Este é um dos parâmetros que imediatamente percebidos, é a relação frente/costas no caso de antenas direcionais, pois à medida que esta relação aumenta, conseqüentemente aumentará a diretividade da antena. A reflexão na ionosfera e alteração de lóbulos é função da distância e diâmetro dos elementos. Com o passar do tempo e experiências, chegou-se à conclusão que estes praticamente se igualam em forma e dimensões aos dipolos ou monopolos dos quais fazem parte. Numa antena direcional cilíndrica, por exemplo, recomenda-se que os elementos parasitas também o sejam, os comprimento físicos daqueles, se refletores devem ser ligeiramente maiores que o elemento ativo em cinco a dez por cento. No caso de refletores planos sua superfície não precisa ser infinita, basta que seja ressonante, ou seja, uma superfície refletora contínua cuja malha não ultrapasse a 10% do comprimento de onda aplicado e esteja a tal distância da terra que esta não anule o efeito de sintonia. Uma vez feito este procedimento alterará a impedância e largura de faixa do sistema resultante, o dipolo, não mais será um dipolo isolado, passará a se comportar como uma rede com todas as características dadas pela disposição dos elementos interferentes.
Na vertical:
î - |
h î |
I + | plano terra
//////////////////////////////////////////////////////////////////
Î - |
h î |
I__ + |
Sendo: E'q a senq , E'r a cosq , E'q a sen [p - q] = senq , E'r a cos [p - q] = -cosq, tanto para o dipolo horizontal, quanto para o dipolo vertical, existe o dipolo imagem, este atua de forma que seu efeito, juntamente ao efeito terra alterem o diagrama de irradiação, impedância, ganho, dentre outros parâmetros da antena como se fosse um refletor, daí para efetuar a análise o sistema de estudo dos efeitos causados pela proximidade de duas antenas. Uma antena próxima a qualquer estrutura condutiva, "n" dipolos, outra antena, ou antenas, forma-se uma rede que deve ter certos aspectos físicos de proximidade entre seus elementos em comprimentos de onda. O sistema resultante tem um acoplamento concomitante e haverá somatórias de todas as características de todos os elementos ou acoplamento mútuo. O efeito do acoplamento mútuo, tanto para antena em polarização horizontal, quanto vertical têm em sua imagem a indução de correntes, suas impedâncias, lóbulos, e ganhos se interam, formando um sistema complexo. Uma antena a uma determinada distância da terra, existe a antena real e sua imagem. As correntes induzidas no dipolo real terão seu equivalente no dipolo imagem. O dipolo vertical muito próximo ao solo tem reforçados 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 com a terra, anulando a antena. No caso do monopolo em polarização vertical, seu funcionamento no solo será similar ao dipolo vertical no espaço livre, sua imagem complementará o segmento real.
Num dipolo de meia onda, dependendo da sua altura em comprimento de onda da terra, o efeito desta sobre aquele é de substancial importância. Além de alterar o ângulo de tiro (partida) da antena, também ocorre um efeito sobre a impedância no sistema irradiante. A antena passa a se comportar de forma sistêmica, ocorre o efeito de interação entre antena e terra, esta pode ser considerada como um refletor perfeito de dimensão infinita, formando uma imagem da antena tal qual a imagem formada por um objeto qualquer num. Tomando como exemplo o dipolo horizontal de meia onda que esteja ressonando em determinada freqüência, onde R 73 , como R 70 , R 70 para X 0 a uma distância de um comprimento de onda sobre a terra, ocorre o efeito imagem, ou uma “antena” refletida na terra, assim, a imagem plano horizontal pode ser esquematizada como:
__
î +++ à ---
h
I plano terra
//////////////////////////////////////////////////////////////////
Î
h --- ß +++
I__
A imagem plano vertical
__
î - |
h î |
I + | plano terra
//////////////////////////////////////////////////////////////////
Î - |
h î |
I__ + |
O comprimento do monopolo em posição vertical em relação à terra que está na horizontal. A base da antena está exatamente sobre a superfície do terra, isto é a medida passada na coluna da direita é a medida da ponta da haste à base, e não da distância do monopolo ao solo. O acoplamento da antena à sua imagem, e suas resultantes, sempre vai depender da altura desta para a terra (Ou elemento condutivo), seja esta superfície terrestre propriamente dita ou um elemento disposto de forma a criar um campo enxergado como um terra virtual, radiais para a monopolo, ou simplesmente o refletor no caso da antena Yagi-Uda. O diagrama de irradiação também se altera com a altura da antena ao solo. Os parâmetros de uma antena variam com a distância desta a qualquer elemento interferente tridimensionalmente. Antenas e estruturas metálicas próximas quando ressonantes interagem entre si, e podem ser vistas como uma “rede de antenas”.
Impedância da antena dipolo pola-rização horizontal
05
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
97,5
95
90
85
80
75
70
65
60
58,7
65
70
75
73,5
80
82,5
80
75
73,5
70
65
70
73,5
75
80
75
73,5
70
73,5
Altura da antena em relação à terra em l (Em comprimento de onda)
0,001
0,015
0,031
0,047
0,062
0,078
0,093
0,102
0,125
0,140
0,156
0,172
0,187
0,202
0,218
0,234
0,250
0,266
0,281
0,312
0,375
0,406
0,437
0,469
0,500
0,531
0,562
0,581
0,625
0,687
0,719
0,734
0,750
0,781
0,844
0,937
0,981
1,000
1,044
1,144
1,200
1,250
1,281
1,375
1,481
1,500
1,625
2,000
Altura do dipolo em comprimento de onda
0,28
0,30
0,30
0,33
0,35
0,42
0,485
0,56
0,635
0,71
0,79
0,87
0,955
1,03
1,12
1,19
1,28
Ângulo de partida
63,5
56,3
56,3
50,2
45,0
36,8
31,0
26,6
23,2
20,6
18,4
16,7
15,2
14,0
13,0
12,1
11,3
Alcance da 1a reflexão em Km
300
400
400
500
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
Impedância da antena monopolopolarização vertical
0
1
8
20
30
40
50
60
70
75
80
90
100
105
97,5
90
80
75
70
60
50
41
50
60
70
75
80
90
100
110
120
130
132.5
130
115
110
100
Comprimento da haste da antena em l (Comprimento de onda)
00.5
0.10
0.15
0.20
0.24
0.26
0.275
0.30
0.325
0.34
0.35
0.375
0.400
0.45
0,50
0,525
0.55
0,57
0.59
0.62
0.65
0.70
0.74
0.77
0.79
0.80
0.815
0.825
0.85
0.87
0.88
0.965
0.975
1.000
1.05
1.075
1.1
O comprimento do monopolo em posição vertical em relação à terra que está na horizontal. A base da antena está exatamente sobre a superfície do terra, isto é a medida passada na coluna da direita é a medida da ponta da haste à base, e não da distância do monopolo ao solo. O acoplamento da antena à sua imagem, e suas resultantes, sempre vai depender da altura desta para a terra (Ou elemento condutivo), seja esta superfície terrestre propriamente dita ou um elemento disposto de forma a criar um campo enxergado como um terra virtual, radiais para a monopolo, ou simplesmente o refletor no caso da antena Yagi-Uda. O diagrama de irradiação também se altera com a altura da antena ao solo. Os parâmetros de uma antena variam com a distância desta a qualquer elemento interferente tridimensionalmente. Antenas e estruturas metálicas próximas quando ressonantes interagem entre si, e podem ser vistas como uma “rede de antenas”. Dos dados acima e dos experimentos práticos chega-se a:
Ou seja, se houver área crítica o suficiente para que uma antena ressone em função ao terra natural ou artificial, a mesma terá sua impedância variável em função da distância. Se assim não o fosse, as antenas de quadro, Yagi-Uda não funcionariam.
Bibliografia
Theoretical investigations into the Transmitting and Receiving Qualities of Antenae, vol 2 n.º 4 série IV,1938
Esteves, Luiz Cláudio, 1980 - Antenas- Teoria Básica e Aplicações,
Krauss, Antenas, 1978
Schelkunoff, Antenae Phenomena, 1969
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
Embratel, Manual de Antenas, Apostila de Sistematização de gráficos e ábacos, 1969. Sites da Internet, 2003.
Angelo antonio leithold py5aal (C)PY5AAL Muito se discute, muitas experiências são feitas para comprovar ou desacreditar o efeito da terra sobre as antenas em HF. Nem sempre se obtém o resultado esperado, portanto para se ter algum sucesso, devem ser feitas muitas medidas baseadas pela teoria do eletromagnetismo. As superfícies metálicas, e outras interferentes interam com as antenas de forma bastante importante. Portanto, a interação existe e pode ajudar ou atrapalhar o funcionamento de um sistema irradiante/receptor de rádio. O presente artigo foi escrito em março de 2003, publicado no Geocities e migrado para o Google Sites. Interaçãode terra, refletores e antenas Angelo Leithold 1995 by is licensed under a Creative Commons Atribuição-Uso Não-Comercial-Vedada a Criação de Obras Derivadas 3.0 Brasil License. (©2003 Ângelo Antônio Leithold. Poderá ser utilizado somente para fins educacionais. Sendo expressamente proibido o uso comercial e a publicação em outros sites sem a autorização expressa do autor. Interação de terra, refletores e antenas by LEITHOLD, ANGELO ANTONIO, PY5AAL is licensed under a Creative Commons Atribuição-Uso Não-Comercial-Vedada a Criação de Obras Derivadas 3.0 Brasil License. (c) py5aal
O trabalho Professor Angelo Antonio Leithold de Angelo Leithold ou py5aal está licenciado com uma Licença Creative Commons - Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0 Internacional. Baseado no trabalho disponível em https ://sites.google. com/site/angelole itholdpy5aal/.Podem estar disponíveis autorizações adicionais às concedidas no âmbito desta licença em https://sites.google.com/site/angeloleitholdpy5aal/ PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLDestá licenciado sob CC BY-NC-ND 4.0© 1 por PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD #PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULA#PY5AAL Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições em diversas áreas científicas, incluindo 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, com uma tese sobre a propagação de ondas de rádio na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul¹. Além disso, ele realizou um pós-doutorado em Astrofísica pela Universidade de Brasília (UnB) em 1992¹. 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)¹. Ele é autor de vários trabalhos acadêmicos e livros, e 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. INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHOPROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - NOTAS DE AULA O professor 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.#py5aal; #py5aal ; © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 ;#DrAngeloAntonioLeithold© angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 #py5aal; #py5aal ; © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 ;#DrAngeloAntonioLeithold© angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998
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