SUMÁRIO; 1, 2, 3, 4, 5; ANTENAS APONTADAS PARA CIMA (NVIS); ANTENA YAGI-UDA; ANTENA QUADRA-CÚBICA

INTRODUÇÃO

Uma antena direcional é uma antena que irradia ou recebe maior potência de ondas de rádio em direções específicas. Antenas direcionais podem irradiar ondas de rádio em feixes, quando se deseja uma maior concentração de radiação em uma determinada direção, ou, em antenas receptoras, receber ondas de rádio de apenas uma direção específica. Isso pode aumentar a potência transmitida aos receptores nessa direção ou reduzir a interferência de fontes indesejadas. Isso contrasta com antenas omnidirecionais, como as antenas dipolo, que irradiam ondas de rádio em um ângulo amplo ou recebem ondas de um ângulo amplo. A extensão em que a distribuição angular da potência irradiada de uma antena, seu padrão de radiação, é concentrada em uma direção é medida por um parâmetro chamado ganho da antena. Uma antena de alto ganho (HGA) é uma antena direcional com uma largura de feixe estreita e focada, permitindo um direcionamento mais preciso dos sinais de rádio. Mais comumente referidas durante missões espaciais, essas antenas também são usadas em toda a Terra, com mais sucesso em áreas planas e abertas, onde não há montanhas para interromper as ondas de rádio.

Em contraste, uma antena de baixo ganho (LGA) é uma antena omnidirecional, com uma ampla largura de feixe de ondas de rádio, que permite que o sinal se propague razoavelmente bem mesmo em regiões montanhosas e, portanto, é mais confiável independentemente do terreno. Antenas de baixo ganho são frequentemente usadas em espaçonaves como um backup para a antena de alto ganho, que transmite um feixe muito mais estreito e, portanto, é suscetível à perda de sinal.

Todas as antenas práticas são, pelo menos em certa medida, direcionais, embora geralmente apenas a direção no plano paralelo à Terra seja considerada, e antenas práticas podem facilmente ser omnidirecionais em um plano. Alguns tipos de antenas direcionais mais comuns são:

• Antena Yagi–Uda

• Antena log-periódica

• Antena refletora de canto .

Esses tipos de antenas, ou combinações de várias versões de frequência única de um tipo ou uma combinação de dois tipos diferentes, são frequentemente vendidos comercialmente como antenas de TV residenciais, por exemplo. Repetidores de celular frequentemente utilizam antenas direcionais externas para fornecer um sinal muito maior do que o obtido em um celular padrão. Receptores de televisão por satélite geralmente utilizam antenas parabólicas. Para frequências de comprimento de onda longo e médio, conjuntos de torres são usados ​​na maioria dos casos como antenas direcionais.

Ao transmitir, uma antena de alto ganho permite que mais da potência transmitida seja enviada na direção do receptor, aumentando a intensidade do sinal recebido. Ao receber, uma antena de alto ganho captura mais do sinal, novamente aumentando a intensidade do sinal. Devido à reciprocidade, esses dois efeitos são iguais, uma antena que torna um sinal transmitido 100 vezes mais forte, em comparação com um radiador isotrópico, também capturará 100 vezes mais energia do que a antena isotrópica quando usada como antena receptora. Como consequência de sua diretividade, as antenas direcionais também enviam menos e recebem menos sinal de direções diferentes do feixe principal. Essa propriedade pode evitar interferência de outros transmissores fora do feixe e sempre reduz o ruído da antena. O ruído vem de todas as direções, mas um sinal desejado virá apenas de uma direção aproximada, portanto, quanto mais estreito o feixe da antena, melhor será a relação sinal-ruído crucial.

Existem muitas maneiras de construir uma antena de alto ganho, as mais comuns são antenas parabólicas, antenas helicoidais, antenas Yagi-Uda e conjuntos em fase de antenas menores de qualquer tipo. Antenas tipo corneta também podem ser construídas com alto ganho, mas são menos comuns. Outras configurações ainda são possíveis, o Observatório de Arecibo utilizou uma combinação de uma alimentação de linha com um enorme refletor esférico, em oposição a um refletor parabólico mais comum, para obter ganhos extremamente altos em frequências específicas.

GANHO

O ganho da antena é frequentemente citado em relação a uma antena hipotética que irradia igualmente em todas as direções, um radiador isotrópico. Este ganho, quando medido em decibéis, é chamado de dBi. A conservação de energia determina que antenas de alto ganho devem ter feixes estreitos. Por exemplo, se uma antena de alto ganho faz um transmissor de 1  Watt parecer um transmissor de 100 Watts, então o feixe pode cobrir hipotéticamente 1/100⁠ de área na direção de projeto, caso contrário, a quantidade total de energia irradiada em todas as direções somaria mais do que a potência do transmissor, o que não é possível. Por sua vez, isso implica que antenas de alto ganho devem ser fisicamente grandes, pois, de acordo com o limite de difração, quanto mais estreito o feixe desejado, maior deve ser a antena, medida em comprimentos de onda.

O ganho da antena também pode ser medido em dBd, que é o ganho em decibéis comparado à direção de intensidade máxima de um dipolo de meia onda. No caso de antenas do tipo Yagi, isso equivale mais ou menos ao ganho que se esperaria da antena em teste, descontando todos os seus diretores e refletores. É importante não confundir dB i e dB d, a diferença entre eles é de 2,15 dB, sendo o valor em dBi maior, visto que um dipolo tem 2,15 dB de ganho em relação a uma antena isotrópica. O ganho também depende do número de elementos e da sintonia desses elementos. As antenas podem ser sintonizadas para serem ressonantes em uma faixa mais ampla de frequências, mas, tudo o mais sendo igual, isso significa que o ganho da antena é menor do que o sintonizado para uma única frequência ou um grupo de frequências. Por exemplo, no caso de antenas de TV de banda larga, a queda no ganho é particularmente grande na parte inferior da banda de transmissão de TV.

Outros fatores também podem afetar o ganho, como a abertura, a área de onde a antena coleta o sinal, quase inteiramente relacionada ao tamanho da antena, mas para antenas pequenas, pode ser aumentada adicionando uma haste de ferrite, e a eficiência, afetada pelo tamanho, mas também pela resistividade dos materiais utilizados e pelo casamento de impedância. Esses fatores são fáceis de melhorar sem ajustar outros recursos das antenas ou, coincidentemente, melhorados pelos mesmos fatores que aumentam a diretividade.

ALGUMAS APLICAÇÕES

Antenas de alto ganho são normalmente o maior componente de sondas de espaço profundo, e as antenas de rádio de maior ganho são estruturas fisicamente enormes, como o Observatório de Arecibo, por exemplo. A Rede do Espaço Profundo usa antenas parabólicas de 35 m em comprimentos de onda de cerca de 1 cm. Essa combinação dá à antena um ganho de cerca de 100.000.000, ou 80 dB, como normalmente medido, fazendo com que o transmissor pareça cerca de 100 milhões de vezes mais potente e um receptor cerca de 100 milhões de vezes mais sensível, desde que o alvo esteja dentro do feixe. Este feixe pode cobrir no máximo um centésimo milionésimo 10⁻⁸ do céu, portanto, é necessário um apontamento muito preciso. O uso de comunicação de alto ganho e ondas milimétricas na aquisição de WPAN aumenta a probabilidade de agendamento simultâneo de transmissões não interferentes em uma área localizada, o que resulta em um aumento imenso na taxa de transferência da rede. 

MATERIAL DIDÁTICO

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