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2 INTERAÇÃO ENTRE ANTENAS

©2003 Ângelo Antônio Leithold. SOMENTE poderá ser utilizado para fins educacionais. Sendo expressamente proibido o uso comercial e a publicação em outros sites sem a autorização expressa do autor.

REFLETORES E EFEITO TERRA.

Os refletores se disseminaram largamente 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. 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. 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. Para uma antena situada a uma distância considerada "S" da superfície ressonante, tem-se um sistema com uma antena real e uma antena virtual, isto é uma rede com seu dipolo e sua imagem a uma distância 2S, funciona como se fossem duas antenas interagindo.


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 

Altura da antena em relação à terra em l (Em comprimento de onda)

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 

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  

Ângulo de partida  

Alcance da 1a reflexão em Km

0,28

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

63,5

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 

300

400

500

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

            

Impedância da antena monopolopolarização vertical

Comprimento da haste da antena em l (Comprimento de onda)

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

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

 
 

REFERÊNCIAS

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.



Muito se discute e muitas experiências são feitas para "desacreditar" o trabalho alheio sobre o efeito da interação entre antenas em HF com refletores sob si, ou mesmo diretores sobre si. Me admira supostos professores  universitários "teimarem" em provar o improvável, sem método científico, usando o mais puro empirismo e amadorismo no sentido lato da palavra e, pior, fazer  "testes" sem critério, equipamento, pessoal adequado e, repito, sem método científico. Para levantar dados de sistemas irradiantes (antenas) não é esticando dois pedaços de fio e "jogando ao chão o mais rápido possível para evitar fading ...por favor!". Devem ser tomadas muitas medidas, pois diferenças de 1,0 dBd até 3,0 dBd são difíceis de detectar e, mesmo utilizando equipamentos modernos o resultado deste tipo de coisa não é confiável, critério é primordial! 
Devem haver critérios nas tomadas de medidas à distância quando existe a dinâmica magnetosférica/solar/ionosférica, pois existem influências muito além da "propagação", que é somente um detalhe. Os testes devem ser feitos usando, por exemplo enlaces em VHF ou on-line, medidores de campo em diversos pontos e distâncias das antenas sob teste e prova. Medições criteriosas devem ser feitas comparativas e simultâneas sem mexer nas configurações das antenas, DEVEM SER FEITAS DUAS ANTENAS TX E DUAS RX, NO MÍNIMO, E TESTADAS AO MESMO TEMPO! Ou seja, não é pendurando um refletor e "jogando-o no chão" o mais rápido (por favor!) que se consegue uma medida criteriosa, isso eu fazia no quarto ano do primário quando brincava com o "Engenheiro Eletrônico da Phillips em 1967...". 
Ciência não é isso, sinto muito! Ciência é coisa séria e, tentar desacreditar trabalho de outrem com esse tipo de coisa somente desacredita academicamente o "pesquisador" que o faz e macula a ciência. 

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