164 PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇOCAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHOPROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLDANTENAS BAZOOKA DIDÁTICANOTA DE AULA 164
ANTENA BAZOOKA © 2007 por LEITHOLD, ANGELO ANTONIO está licenciada sob Creative Commons Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0 Internacional REVISADO ©2024 PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD

SUMÁRIO

LABORATÓRIO DE TELECOMUNICAÇÕES DO CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHO - INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL A antena bazooka é tecnicamente uma antena coaxial (frequentemente conhecida como dipolo coaxial ), é uma forma particular de antena dipolo de meia onda , pode ser empregada como uma antena omnidirecional polarizada verticalmente ou horizontalmente. Arnold B. Bailey recebeu a patente dos EUA 2.184.729 para o Sistema de Antena em 26 de dezembro de 1939, após o depósito em 1937 de uma antena vertical fornecendo estruturas de manga de elemento coaxial. As antenas coaxiais com tamanho reduzido, fornecem uma banda larga eficiente e larguras de banda controladas, usando radiação do lado de fora dos elementos coaxiais. Na forma mais básica, uma seção de um quarto de comprimento de onda do cabo coaxial é preparada de modo que os condutores interno e externo fiquem separados, mas ainda conectados ao cabo restante. O condutor externo (blindagem) é conectado a uma luva condutora de um quarto de comprimento de onda na qual o cabo é inserido, e o condutor interno se projeta verticalmente acima da luva por um quarto de comprimento de onda. Além disso, seções adicionais de um quarto de comprimento de onda podem ser conectadas ao condutor externo para formar um melhor plano de aterramento.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL A primeira antena bazooka era bem mais complexa, dado que era montada verticalmente, com o passar do tempo foi aprimorada. É um sistema amplamente utilizado pelas Forças Armadas de todo o mundo. Tem a vantagem de ser montada em qualquer local, inclusive entre árvores em florestas. Se inserido um parasita embaixo, o sistema passa a se comportar como NVIS, também existe a possibilidade de inserir um elemento diretor à frente ou refletor atrás, nessa configuração a antena passa a se comportar como antena Yagi-Uda. No caso do diretor, o elemento deve ter um comprimento de 5% menor que o dipolo, no caso de refletor, 5% maior que o dipolo.

Acima de observam detalhes construcionais de uma antena Bazooka com ganho de 1,5 dB sobre o dipolo de meia onda. Na tabela abaixo estão detalhes mais precisos para sua montagem.

EXPERIMENTOS E RESULTADOS DE TESTES

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL Para fins de praticidade das pesquisas/testes com graduandos do Laboratório de Construção de Equipamentos Científicos (LACEC), foram utilizadas frequências altas, assim ficou mais fácil o manuseio e medições. Contudo, os resultados obtidos indicam que em HF, por exemplo, os mesmos serão semelhantes. O estudo de perda de retorno/largura de banda das quatro antenas bazooka foi em VHF e UHF, no Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho, no município de Paula Freitas-PR no ano de 2007. Foi utilizado o IFR COM-120B Test Set com Return Loss Bridge. As antenas foram montadas no topo de um mastro de metal de 6 metros, e cada antena foi colocada respectivamente a ¼ de onda de distância do mastro. O coaxial de 8 metros de RG-213. A perda de Retorno é apenas outra maneira de medir a potência refletida de uma carga. RL é medido neste caso em – dBm. 0 dBm RL é VSWR “infinito”, um VSWR de 1,01:1 para referência de RL / VSWR. Nas figuras/gráficos abaixo estão as medições/resultados obtidos, os testes foram repetidos por dez dias em condições de clima variáveis e não foram observadas diferenças nos resultados. Embaixo estão as tabelas e gráficos dos testes práticos realizados pelos pesquisadores do IAE no CPGMEFC.

#py5aal#angeloleithold As antenas Bazooka montadas no Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho por pesquisadores do Instituto de Aeronáutica e Espaço, também conhecidas como Double Bazooka, são uma variação do dipolo de meia onda, desenvolvida para aplicações militares. Foram projetadas para a faixa de 40 metros (7 MHz) para testes com radioamadores, especialmente valorizadas por sua largura de banda ampliada, facilidade de construção, robustez e excelente desempenho tanto para contatos locais quanto para longa distância. Na sua construção foram usados diversos métodos. Foram utilizados cabo coaxial RG-58, RG-213 e RG-8 como elemento principal, onde a malha, blindagem, do coaxial atua como parte do elemento radiante e o condutor central serve como continuidade elétrica para casamento de impedâncias também. Nas extremidades, fios de cobre rígidos foram adicionados para ajuste fino.

#py5aal#angeloleithold As antenas de testes foram alimentadas diretamente com cabo coaxial de 50 ohms, dispensando balun. Foram instaladas horizontalmente, também em V invertido, sendo esta última configuração comum por facilitar a instalação e melhorar o ângulo de radiação para longa distância. Para cada modelo de teste foi utilizada uma seção de ¼ de onda do cabo coaxial, preparada de modo que os condutores interno e externo ficassem separados, mas conectados ao restante do cabo. O condutor externo foi conectado a uma luva condutora de ¼ de onda, e o condutor interno se projeta por mais ¼ de onda. Em comparações, a largura de banda foi consideravelmente maior que a de dipolo tradicional (montado a 500 metros de distância para comparações), permitindo operação em toda a faixa de 40 metros sem necessidade de ajuste de R.O.E. A eficiência foi de aproximadamente 98%, com SWR inferior a 2:1 em toda a banda, o ganho medido chegou até 3,6 dB a mais em relação ao dipolo de teste. A estrutura blindada reduziu consideravelmente a captação de ruídos e interferências, além de atenuar harmônicas. Durante os testes, ocorreram rajadas de vento intensas, as antenas se mostraram robustas, pouco afetadas pelas intempéries. Foram instaladas também em ambientes diversos, inclusive entre árvores. As medidas variaram conforme os tipos de cabos utilizados, mas para referência, o comprimento total foi de aproximadamente 21,1 metros. A seção de coaxial teve um comprimento de cada lado (da alimentação ao final do coaxial), cerca de 6,97 metros, com fios de cobre rígido nas extremidades para ajuste fino.

Embaixo exemplos de cálculos das antenas/cabos de alimentação

#py5aal#angeloleithold Nos exemplos montados com baixo ângulo de radiação, foram possíveis contatos a longa distância. A operação foi em toda a faixa de 40 metros ocorreu sem necessidade de ajustes. Houve menor acúmulo de carga estática e menor captação de ruídos atmosféricos. Os exemplos foram montados com materiais acessíveis e instalados em diversos ambientes, inclusive improvisados em meio à mata. Foram utilizados também cabos de boa qualidade, além de outros de menor qualidade. Os cabor RG-213 propiciaram maior largura de banda e aplicação de maior potência, até 5 KW.

#py5aal#angeloleithold Para cada antena de teste, na montagem foi deixada uma margem de 10 cm a mais nos fios das extremidades para facilitar o ajuste de R.O.E. O ponto de alimentação ficou entre 2 e 4 cm de separação entre as malhas dos dois lados. Foram instaladas horizontalmente e em V invertido, com ângulo entre 90° e 120°. As antenas Bazooka para 40 metros foram escolhidas para testar seu desempenho, largura de banda, robustez, baixo ruído e facilidade de construção para fins militares. Sua eficiência e versatilidade as tornaram adequadas tanto para contatos locais quanto para longas distâncias.

Redução de ruído: Menor acúmulo de carga estática e menor captação de ruídos atmosféricos.

Fácil construção e instalação: Pode ser montada com materiais acessíveis e instalada em diversos ambientes, inclusive improvisados.

Considerações Práticas

Utilizar cabos de boa qualidade (preferencialmente RG-213 para maior largura de banda e potência).

Deixar uma margem de 10 cm a mais nos fios das extremidades para facilitar o ajuste de R.O.E..

O ponto de alimentação deve ficar entre 2 e 4 cm de separação entre as malhas dos dois lados.

Pode ser instalada horizontalmente ou em V invertido, com ângulo entre 90° e 120° para melhores resultados.

Resumo

A antena Bazooka para 40 metros é uma excelente escolha para radioamadores que buscam desempenho superior em largura de banda, robustez, baixo ruído e facilidade de construção. Sua eficiência e versatilidade a tornam adequada tanto para contatos locais quanto para DX, sendo uma das opções mais populares na faixa de 7 MHz.

TESTES NVIS DAS ANTENAS BAZOOKA - Near Vertical Incidence Skywave

#py5aal#angeloleithold A comunicação via NVIS (Near Vertical Incidence Skywave) é fundamental para cobrir distâncias de até 650 km, especialmente em terrenos acidentados ou onde a propagação direta não é possível. Antenas bazooka, devido à sua construção robusta e facilidade de instalação, tornaram-se uma escolha interessante para aplicações NVIS militares. O método de propagação de ondas de rádio em que as ondas são irradiadas quase verticalmente para a ionosfera, sendo então refletidas de volta para a Terra em um raio de até 650 km ao redor da estação transmissora. As principais faixas de frequência utilizadas para NVIS estão entre 1,8 MHz e 8 MHz, variando conforme as condições ionosféricas e o horário do dia. O método foi especialmente útil para comunicações em áreas montanhosas, operações militares e situações de emergência, pois supera obstáculos físicos e limitações de linha de visada.

#py5aal#angeloleithold A antena bazooka é uma variação do dipolo de meia onda, construída a partir de cabo coaxial. Sua principal característica foi a utilização de uma seção de um quarto de onda do cabo coaxial, onde o condutor externo (malha) foi separado do interno, mas ambos conectados ao restante do cabo. O condutor externo foi ligado a uma luva condutora de um quarto de onda, enquanto o interno se projetou acima da luva. Isso resultou em uma antena de banda larga, com baixa relação de onda estacionária (ROE) e boa eficiência. Pelo fato dos testes para fins militares, foram montadas em diversos locais, inclusive entre árvores e em ambientes improvisados. Pelo fato de terem banda passante larga, foi facilitado o uso em múltiplas frequências próximas.

#py5aal#angeloleithold Para operar em NVIS, as antenas foram instaladas horizontalmente e a uma altura entre 1/20 e 1/4 do comprimento de onda acima do solo. Essa configuração forçou a maior parte da radiação a ser emitida em ângulos elevados, maximizando a reflexão na ionosfera e garantindo cobertura regional. A inserção de refletores (elementos parasitas) logo abaixo das antenas testadas, com cerca de 5% a mais de comprimento que os dipolos, aumentou o ganho entre 3 e 6 dB. Tabmbém foram utilizadas telas de aterramento extensas para estabilizar o padrão de radiação e a impedância.

#py5aal#angeloleithold Como no Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho o solo é pobre, os refletores foram ainda mais importantes e evitaram perdas por absorção. Os testes realizados demonstraram que, mesmo em frequências mais altas (VHF/UHF), o desempenho em HF é semelhante, tornando-as adequada para NVIS.

A presente publicação faz parte das notas de aula ''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.html. 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.htmlhttp://web.archive.org/web/20060221225235/http://angeloleithold.vilabol.uol.com.br/py5aal.htmlhttp://web.archive.org/web/20071202135144/http://br.geocities.com/angeloleithold/py5aal.refletores.htmlhttp://www.angeloleithold.hpg.ig.com.br/ciencia_e_educacao/6/index_pri_1.htmlhttp://web.archive.org/web/20040914020247/http://www.angeloleithold.hpg.ig.com.br/ciencia_e_educacao/6/index_int_3.html

CONCLUSÃO

A antena bazooka na forma mais básica, é uma seção de um quarto de comprimento de onda do cabo coaxial, construída de modo que os condutores interno e externo fiquem separados, mas ainda conectados ao cabo restante. O condutor externo (blindagem) é conectado a uma luva condutora de um quarto de comprimento de onda na qual o cabo é inserido, e o condutor interno se projeta verticalmente acima da luva por um quarto de comprimento de onda. Além disso, seções adicionais de um quarto de comprimento de onda podem ser conectadas ao condutor externo para formar um plano de aterramento melhor. Antenas dipolo construídas usando cabos coaxiais com extremidades em curto são frequentemente chamadas de dipolos "Bazooca". As antenas testadas foram rapidamente montadas em situações de campo, sendo ideais para operações militares, e em emergências, por exemplo. As antenas testadas, adaptadas para NVIS, ofereceram uma solução eficiente, de baixo custo e fácil montagem para comunicações regionais. Sua construção robusta, aliada à possibilidade de instalação em qualquer ambiente e à capacidade de operar em diversas frequências, fez delas uma excelente escolha devida confiabilidade e desempenho em comunicações de curta e média distância. Com refletor abaixo das antenas testadas, foram medidos ganhos adicionais. Foram testadas diversas antenas desde as faixas de 1,8 até 8 MHz durante dois anos. As antenas Bazooka se mostraram ideais para ambientes de difícil acesso e comunicações táticas.

SUMÁRIO

BIBLIOTECA ANTENAS BIBLIOGRAFIA 1 ANTENAS BIBLIOGRAFIA 2

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