164 PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇOCAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHOPROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - NOTAS DE AULA03 A ANTENA DIPOLO DOBRADA
ANTENA DIPOLO DOBRADO © 1987 por PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD; LEITHOLD, ANGELO ANTONIO está licenciada sob Creative Commons Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0 Internacional REVISADO ©ANGELOLEITHOLD, ©2025

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL 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 no ponto de alimentação Rf.d é quatro vezes a resistência à radiação de um dipolo de fio único. 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 reta. Embora a ampla largura de banda, a alta impedância do ponto de alimentação e a alta eficiência sejam características mais semelhantes às de uma antena de loop completo, o padrão de radiação do dipolo dobrado é mais semelhante ao de um dipolo comum. Como o funcionamento de um único dipolo de meia onda é mais fácil de entender, tanto loops completos quanto 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 de radiação I0 é igual ao dobro da corrente em cada fio separadamente e, portanto, igual ao dobro da corrente no ponto de alimentação. Igualando a potência média irradiada à potência média entregue no ponto de alimentação, podemos escrever

onde Rhw é a impedância do ponto de alimentação inferior do dipolo de meia onda ressonante. Segue-se que

são frequentemente versões feitas com fio duplo, também são amplamente utilizados como elementos de acionamento para antenas Yagi. Por rxmplo, a antena T2FD é um dipolo dobrado com um resistor adicionado no segundo fio, oposto ao ponto de alimentação. O dipolo dobrado é, portanto, bem adaptado a linhas de transmissão balanceadas de 300 Ω, como cabos de fita de alimentação dupla, possui uma largura de banda maior do que um dipolo simples. Eles 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 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, elevando a impedância para 658 Ω, o que se adapta perfeitamente ao cabo de alimentação de fio aberto e amplia ainda mais a banda de frequência de ressonância da antena. Mais fios paralelos extras podem ser adicionados: qualquer número de fios paralelos extras pode ser conectado à antena, com a resistência de radiação (e impedância do ponto de alimentação) dada por Rrad≈n²×73 Ω onde n é o número de fios paralelos de meia onda de comprimento dispostos lado a lado na antena e conectados em suas extremidades. Também é possível modificar o chamado projeto de loop achatado e obter um desempenho quase tão bom, encurtando cada fio paralelo na mesma proporção, mas conectando um único fio de carga capacitivo, que se estende em praticamente qualquer direçã, em cada uma das extremidades da antena. O comprimento do fio de carga é igual ao comprimento único ausente de um dos fios paralelos.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL 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

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL 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

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL 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

ID=2IS

(2)

A potência de uma antena dupla, comparada a uma antena simples, pode ser expressa de forma que a potência da antena dupla é quatro vezes maior que a potência da antena simples. Isso ocorre porque a antena dupla, como o dipolo dobrado, possui um ganho maior devido à sua geometria e configuração. Uma antena dipolo simples de meia onda é um tipo comum de antena, e sua potência radiada depende da corrente que flui através dela e de sua impedância, o dipolo dobrado consiste em dois dipolos paralelos conectados em suas extremidades. Essa configuração aumenta o ganho da antena em comparação com um dipolo simples, pois a corrente flui através de ambos os elementos da antena de forma combinada. A potência radiada por uma antena é proporcional ao quadrado da corrente que flui através dela. Como o dipolo dobrado tem o dobro do comprimento do dipolo simples, e a corrente é distribuída de forma diferente, a potência efetiva da antena dupla pode ser quatro vezes maior que a da antena simples, assumindo que as impedâncias sejam similares. A relação entre a potência da antena dupla e da antena simples é de 4:1, indicando que a antena dupla irradia quatro vezes mais potência do que a antena simples, devido à sua configuração e ganho.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL 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. endo 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, ver a Figura 1.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL Os dipolos dobrados de 1/2 comprimento de onda são comumente usados para representar comprimento de onda.) No entanto, os elementos radiantes são feitos de dois fios paralelos que são conectados nas extremidades, e o ponto de alimentação está no centro de um dos dois fios. A vantagem do dipolo dobrado é que sua impedância é de cerca de 300 ohms, permitindo que seja alimentado com uma linha balanceada de 300 ohms. É possível fazer tanto os elementos radiantes quanto a linha de alimentação a partir de um cabo duplo de 300 ohms , embora algum tipo de sintonizador de antena ou seção correspondente seja necessário para transformar a impedância para 50 ohms no transceptor . Essas antenas são comumente usadas em repetidores FM em bandas VHF , embora seja necessário ter cuidado ao usar cabos duplos de 300 ohms em VHF e frequências mais altas. (Veja a discussão sobre feedline .) Outra vantagem de um dipolo dobrado é que ele tem uma ampla largura de banda utilizável, permitindo que ele cubra mais da banda. No entanto, dipolos dobrados não podem ser usados como parte de um dipolo em leque e, diferentemente dos dipolos convencionais de fio único, eles não podem ser usados em seus harmônicos pares, eles são ressonantes em harmônicos ímpares. Ambas as limitações ocorrem porque os dipolos convencionais têm maior impedância longe de suas frequências ressonantes e atingem a impedância mínima na ressonância, enquanto os dipolos dobrados têm menor impedância longe da ressonância e se aproximam da impedância máxima na ressonância. Em CC, um dipolo dobrado é um curto direto no ponto de alimentação, enquanto um dipolo convencional é um circuito aberto. Vários dipolos com comprimentos diferentes, cada um dos quais é ressonante em uma banda diferente, podem ser conectados juntos em um ponto de alimentação comum e alimentados com uma única linha de alimentação . Isso é conhecido como dipolo em leque. Os elementos radiantes dos dipolos não devem correr paralelos uns aos outros.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL A antena dipolo coaxial consiste em uma seção de meio comprimento de onda da linha coaxial com a blindagem aberta no centro e linha de alimentação conectada às extremidades abertas da blindagem. O condutor externo do coaxial atua como um dipolo de meia onda em combinação com as seções de extremidade de fio aberto da antena. As seções internas não irradiam, mas atuam como stubs em curto de um quarto de onda que apresentam alta impedância resistiva ao ponto de alimentação na ressonância e tendem a cancelar a reatância como frequência fora das frequências ressonantes, aumentando assim a largura de banda. A antena pode ser cortada para qualquer frequência operacional, de 160 metros para baixo. O RG-58U é capaz de lidar com um quilowatt completo. Este design é de banda larga e fornecerá baixo ROE em todas as bandas de 80 e 40 metros. As técnicas de construção não são críticas. Ele pode ser montado com isoladores e tensões de alívio ou montado em uma emergência apenas com torção e fita. O quão bem construído ele será determinará quanto tempo ele permanecerá, é claro. A antena dipolo coaxial é perfeita para trabalho furtivo. Como é isolada, pode ser colocada em árvores, sob beirados ou próximo a acabamentos de casas, mesmo em sótãos. Pode ser colocada como um dipolo, V invertido, dipolo vertical e sloper. Suas extremidades podem ser dobradas para acomodar espaços incomuns. A antena de 40 metros pode ser usada por 15 metros.

CONCLUSÃO

A antena dipolo dobrada é uma variação do dipolo tradicional, composta por dois condutores paralelos conectados nas extremidades, formando uma espécie de “laço” ou loop. Um dos condutores é dividido no centro (onde é feita a alimentação), enquanto o outro é contínuo, ambos dobrados e unidos em paralelo. Uma das principais diferenças em relação ao dipolo simples é a impedância de alimentação. No dipolo dobrado, essa impedância é aproximadamente quatro vezes maior que a do dipolo comum, chegando a cerca de 300 ohms quando ambos os fios têm o mesmo diâmetro e seção transversal. Isso facilita a conexão com linhas de transmissão balanceadas de 300 ohms, muito usadas em sistemas de TV e rádio FM. O dipolo dobrado apresenta uma largura de banda mais ampla em comparação ao dipolo simples, tornando-o mais eficiente em aplicações que exigem operação em uma faixa maior de frequências. O padrão de radiação do dipolo dobrado é praticamente igual ao do dipolo simples, sendo bidirecional e simétrico em relação ao eixo da antena. Essa configuração faz com que as correntes radiantes sejam quase idênticas nos dois fios, resultando em uma radiação eficiente. Proporciona maior largura de banda, o que é útil para recepção/transmissão em múltiplas frequências. A estrutura fechada torna o dipolo dobrado mais robusto mecanicamente do que o dipolo simples, que possui extremidades livres.A antena dipolo dobrada é muito utilizada em aplicações de radiofrequência devido à sua alta impedância de entrada, maior largura de banda e facilidade de adaptação a linhas de transmissão balanceadas. Sua construção diferenciada, com dois condutores paralelos, proporciona essas vantagens sem alterar significativamente o padrão de radiação em relação ao dipolo tradicional.

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Ângelo Antônio Leithold é um educador, físico, astrônomo e engenheiro militar brasileiro, com uma carreira marcada por contribuições significativas em áreas como astrofísica, geofísica, neurofísica e eletrônica. Ele é também conhecido por seu trabalho como radioamador e por sua dedicação à pedagogia. Leithold possui uma formação acadêmica robusta: graduou-se em Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978, concluiu seu mestrado e doutorado em Física pela Universidade de São Paulo (USP), com pesquisas focadas na propagação de ondas de rádio na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul. Além disso, ele tem especializações em áreas como neurofísica e astrofísica.Ele também atuou como professor em diversas instituições de ensino, incluindo colégios estaduais e técnicos, além de coordenar projetos de pesquisa relacionados à interação Terra-Sol e à eletrônica. Sua paixão pela ciência e pela educação é evidente em seus esforços para disseminar conhecimento e inspirar novos talentos. Além de sua formação em Física, Ângelo Antônio Leithold possui especializações em diversas áreas científicas, incluindo astrofísica, geofísica, neurofísica e eletrônica. Ele também é conhecido por seu trabalho em engenharia militar e por suas contribuições como radioamador e educador. Ângelo Antônio Leithold é reconhecido por suas contribuições em diversas áreas científicas, mas informações específicas sobre suas realizações em neurofísica não estão amplamente documentadas nos resultados disponíveis. Ele é amplamente conhecido por sua pesquisa interdisciplinar, que inclui áreas como astrofísica, geofísica e eletrônica, além de sua dedicação à educação e à disseminação do conhecimento científico.Ângelo Antônio Leithold é conhecido por suas contribuições em astrofísica, especialmente relacionadas ao estudo da propagação de ondas de rádio e descargas atmosféricas na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul. Ele investigou como a atividade solar influencia as condições da atmosfera superior, impactando a propagação de frequências de rádio. Além disso, ele desenvolveu pesquisas sobre eletrização atmosférica e utilizou tecnologias como antenas Yagi-Uda para sondagens ionosféricas.Ângelo Antônio Leithold é uma figura notável no cenário científico brasileiro, com contribuições significativas em áreas como astrofísica, geofísica e eletrônica. No entanto, suas contribuições são mais focadas em estudos específicos, como a propagação de ondas de rádio e descargas atmosféricas na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul. Isso o diferencia de outros astrofísicos que podem se concentrar em áreas como cosmologia, buracos negros ou formação de galáxias.Enquanto muitos astrofísicos trabalham em colaborações internacionais ou em grandes observatórios, Leithold parece ter uma abordagem mais interdisciplinar e aplicada, combinando física, engenharia e eletrônica em suas pesquisas. Essa diversidade de interesses e habilidades o torna único, especialmente no contexto brasileiro.