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©2010 Angelo Antonio leithold  - Instituto de Aeronáutica e Espaço www.iae.cta.br - Faculdades Integradas Espirita- Convênio - 2002-2012- Plano Trabalho Progr Cientifico Download CTA PLANO DE TRABALHO nov 2006.pdf Download - INSTITUTO DE FÍSICA ASTRONOMIA E CIÊNCIAS DO ESPAÇO - IFAE Convênio 2006-2012 © 2010 Angelo Antonio Leithold - 

IMPEDÂNCIAS DE ANTENAS - GRÁFICO DE SUA VARIAÇÃO EM RELAÇÃO À SUA ALTURA DO SOLO 

VARIAÇÃO DE GANHO VERSUS IMPEDÂNCIA EM RELAÇÃO À VARIAÇÃO DE DISTÂNCIA ENTRE ELEMENTOS EM ANTENAS YAGI DOIS ELEMENTOS 

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALINTRODUÇÃO

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALEm eletromagnetismo , o ganho de uma antena é um parâmetro de desempenho chave que combina a diretividade da antena e a eficiência de radiação . O termo ganho de potência foi descontinuado pelo IEEE. [1] Em uma antena transmissora, o ganho descreve o quão bem a antena converte a potência de entrada em ondas de rádio direcionadas em uma direção especificada. Em uma antena receptora, o ganho descreve o quão bem a antena converte as ondas de rádio que chegam de uma direção especificada em energia elétrica. Quando nenhuma direção é especificada, o ganho é entendido como se referindo ao valor de pico do ganho, o ganho na direção do lóbulo principal da antena . Um gráfico do ganho como uma função da direção é chamado de padrão de antena ou padrão de radiação . Não deve ser confundido com diretividade, que não leva em consideração a eficiência de radiação de uma antena. Ganho ou 'ganho absoluto' é definido como "A razão entre a intensidade da radiação em uma determinada direção e a intensidade da radiação que seria produzida se a potência aceita pela antena fosse irradiada isotropicamente". [1] Normalmente, essa razão é expressa em decibéis em relação a um radiador isotrópico (dBi). Uma definição alternativa compara a potência recebida à potência recebida por uma antena dipolo de meia onda sem perdas , caso em que as unidades são escritas como dBd . Como uma antena dipolo sem perdas tem um ganho de 2,15 dBi. Para uma dada frequência, a área efetiva da antena é proporcional ao ganho. O comprimento efetivo de uma antena é proporcional à raiz quadrada do ganho da antena para uma frequência e resistência à radiação em particular . Devido à reciprocidade , o ganho de qualquer antena ao receber é igual ao seu ganho ao transmitir.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALO ganho é uma medida sem unidade que combina a eficiência de radiação de uma antena 

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALG = 𝜂D

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALA eficiência da radiação de uma antena é "A relação entre a potência total irradiada por uma antena e a potência líquida aceita pela antena do transmissor conectado." [1] A eficiência da radiação é dada por

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL𝜂  = Pr / Po

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALUma antena transmissora é alimentada com energia por uma linha de transmissão que conecta a antena a um transmissor de rádio . A energia aceita pela antena é a potência fornecida aos terminais da antena. Perdas antes dos terminais da antena são contabilizadas por fatores de incompatibilidade de impedância separados que, portanto, não são incluídos no cálculo da eficiência de radiação. Para ganho de antena são quase sempre expressos em decibéis (dB), uma escala logarítmica, a partir do fator de ganho G, encontra-se o ganho em decibéis como:

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALPortanto, uma antena com um ganho de potência de pico de 5 teria um ganho de 7 dBi. dBi é usado em vez de apenas dB para enfatizar que esse é o ganho de acordo com a definição básica, na qual a antena é comparada a um radiador isotrópico. Quando medições reais do ganho de uma antena são feitas por um laboratório, a intensidade de campo da antena de teste é medida quando fornecida com, digamos, 1 watt de potência de transmissão, a uma certa distância. Essa intensidade de campo é comparada à intensidade de campo encontrada usando uma antena chamada de referência na mesma distância recebendo a mesma potência para determinar o ganho da antena em teste. Essa proporção seria igual a G se a antena de referência fosse um radiador isotrópico (IRAD). No entanto, um verdadeiro radiador isotrópico não pode ser construído, então, na prática, uma antena diferente é usada. Isso geralmente será um dipolo de meia onda, uma antena muito bem compreendida e repetível que pode ser facilmente construída para qualquer frequência. O ganho diretivo de um dipolo de meia onda com relação ao radiador isotrópico é conhecido por ser 1,64 e pode ser feito quase 100% eficiente. Como o ganho foi medido com relação a esta antena de referência, a diferença no ganho da antena de teste é frequentemente comparada à do dipolo. O ganho relativo a um dipolo é, portanto, frequentemente citado e é denotado usando dBd em vez de dBi para evitar confusão. Portanto, em termos do ganho verdadeiro (relativo a um radiador isotrópico) G , este valor para o ganho é dado por:

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALPor exemplo, a antena acima com um ganho G = 5 teria um ganho com relação a um dipolo de 5/1,64 ≈ 3,05, ou em decibéis, alguém chamaria isso de 10 log(3,05) ≈ 4,84 dBd. GdBd ~ GdBi - 2,5 dB.

Tanto dBi quanto dBd são de uso comum. Quando o ganho máximo de uma antena é especificado em decibéis (por exemplo, por um fabricante), é preciso ter certeza se isso significa o ganho relativo a um radiador isotrópico ou em relação a um dipolo. Se ele especifica dBi ou dBd, então não há ambiguidade, mas se somente dB for especificado, então as letras miúdas devem ser consultadas. Qualquer valor pode ser facilmente convertido no outro usando o relacionamento acima. Ao considerar o padrão direcional de uma antena, o ganho com relação a um dipolo não implica uma comparação do ganho dessa antena em cada direção com o ganho de um dipolo naquela direção. Em vez disso, é uma comparação entre o ganho da antena em cada direção com o ganho de pico do dipolo (1,64). Em qualquer direção, portanto, esses números são 2,15 dB menores que o ganho expresso em dBi. O ganho parcial é calculado como ganho de potência, mas para uma polarização particular . É definido como a parte da intensidade da radiação U correspondendo a uma dada polarização, dividida pela intensidade total de radiação de uma antena isotrópica. [2] Os ganhos parciais no 𝜃 e 𝜙 são expressos como:

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALonde U𝜃  e  U𝜙 representam a intensidade da radiação em uma determinada direção contida em seus respectivos E componente de campo. Como resultado dessa definição, podemos concluir que o ganho total de uma antena é a soma dos ganhos parciais para quaisquer duas polarizações ortogonais.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALG = G𝜃 + G𝜙

Supondo uma antena sem perdas tenha um padrão de radiação dado por:

a intensidade de radiação de pico desta antena:

 A potência total irradiada pode ser encontrada integrando todas as direções

Para o dipolo de meia onda:

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALPara o dipolo de meia onda comumente utilizado , a formulação particular funciona da seguinte forma, incluindo sua equivalência em decibéis , expressa em dBi (decibéis referenciados ao radiador isotrópico):

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALÀs vezes, o dipolo de meia onda é tomado como referência em vez do radiador isotrópico. O ganho é então dado em dBd (decibéis sobre dipolo): 0 dBd = 2,15 dBi.

#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AALO ganho realizado difere do ganho porque é "reduzido pelo seu fator de incompatibilidade de impedância". Essa incompatibilidade induz perdas acima das perdas dissipativas descritas acima; portanto, o ganho realizado sempre será menor que o ganho. O ganho pode ser expresso como ganho absoluto se for necessário um esclarecimento adicional para diferenciá-lo do ganho realizado. [1] A potência total irradiada (TRP) é a soma de toda a potência de RF irradiada pela antena quando a potência da fonte é incluída na medição. A TRP é expressa em watts ou nas expressões logarítmicas correspondentes, geralmente dBm ou dBW. [4] Ao testar dispositivos móveis, o TRP pode ser medido próximo a perdas de absorção de energia, como o corpo e a mão do usuário. [5] O TRP pode ser usado para determinar a perda corporal (BoL). A perda corporal é considerada como a razão entre o TRP medido na presença de perdas e o TRP medido enquanto no espaço livre.

REFERÊNCIAS

 1 IEEE Std 145-2013, Padrão IEEE para Definições de Termos para Antenas. IEEE.

 2 Balanis, Constantine A. (2016).Teoria da antena: análise e design(4ª ed.). Hoboken, Nova Jersey. p. 63.ISBN 978-1-119-17898-9. OCLC  933291646 .

 3 Cheng, David K. (1992). Eletromagnetismo de Campo e Onda (Segunda ed.). Reading, MA: Addison-Wesley. pág. 612. ISBN 0-201-12819-5.

4 "CTIA Test Plan for Wireless Device Over-the-Air Performance Rev. 3.4.2" (PDF) . Certification Test Plans . CTIA. Maio de 2015. Arquivado (PDF) do original em 16 de fevereiro de 2016.

 5 Redes Multimédia de Banda Larga Móvel: Técnicas, Modelos e Ferramentas para 4G por Luís M. Correia

Segundo Angelo Antonio Leithold, a ionosfera é uma camada da atmosfera que se localiza entre 60 km e 1000 km de altitude e é composta de íons, plasma ionosférico e, devido à sua composição, reflete ondas de rádio até aproximadamente 30 MHz¹. A ionosfera é formada pela ação de fontes ionizantes solares e cósmicas, que geram elétrons livres a partir dos átomos e moléculas neutras. A densidade de elétrons na ionosfera varia de acordo com a hora do dia, a estação do ano, o ciclo das manchas solares, a composição química da alta atmosfera e a influência do campo magnético terrestre¹². A ionosfera é dividida em camadas ou regiões, de acordo com suas propriedades físico-químicas e sua dinâmica. As principais camadas são: D, E, F1, F2 e F3¹²³. A ionosfera tem grande importância para as comunicações em alta frequência (HF), pois permite a propagação de ondas de rádio a longas distâncias, através da reflexão ionosférica¹²⁴. A ionosfera também é afetada por fenômenos como as descargas atmosféricas, a anomalia magnética do Atlântico Sul, as auroras polares e as tempestades geomagnéticas¹²³⁴. Segundo o professor Angelo Antonio Leithold, antenas são dispositivos desenhados de maneira a transmitir ou receber energia eletromagnética, transformando correntes elétricas em ondas eletromagnéticas ou vice-versa. Ele também as classifica em ressonantes e não ressonantes, de acordo com a frequência requerida e a sintonia do sistema¹². Ele explica os conceitos e as propriedades das antenas, como a impedância, o ganho, a diretividade, o diagrama de irradiação, o acoplamento mútuo, o efeito terra, os refletores, os elementos parasitas, entre outros¹²³⁴⁵. Ele também apresenta vários tipos e modelos de antenas, como dipolos, monopolos, yagis, quadras, loops, helicoidais, log-periódicas, parabólicas, cornetas, entre outras¹²³⁴⁵. Segundo o professor Angelo Antonio Leithold, a impedância de uma antena é a relação entre a tensão e a corrente elétrica aplicadas nos seus terminais. A impedância de uma antena depende da sua forma, do seu tamanho, do material de que é feita, da frequência do sinal e do meio em que está inserida. A impedância de uma antena é importante para o casamento de impedância com o gerador e a linha de transmissão, pois isso afeta a eficiência da transmissão e recepção de ondas eletromagnéticas¹²³. Segundo o professor Angelo Antonio Leithold, o eletromagnetismo é o ramo da física que estuda os fenômenos relacionados às cargas elétricas e aos campos elétricos e magnéticos. Ele explica que o eletromagnetismo é baseado nas quatro equações de Maxwell, que descrevem como as cargas elétricas geram campos elétricos e magnéticos e como esses campos interagem entre si e com as cargas. Ele também mostra como o eletromagnetismo está presente em vários aspectos da natureza e da tecnologia, como a luz, as ondas eletromagnéticas, as antenas, os motores, os geradores, os transformadores, os relés, os alto-falantes, os microfones, os ímãs, os eletroímãs, os capacitores, os indutores, os resistores, os diodos, os transistores, os circuitos, os computadores, os celulares, os rádios, as TVs, os fornos de micro-ondas, os raios X, as ressonâncias magnéticas, entre outros¹²³⁴.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.

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