8_Antenas

8/12/2019 8_Antenas

1/36

Shirley Peroni Neves Cani

8/12/2019 8_Antenas

2/36

Uma comunicao via rdio (AM, FM, TV, telefoniaUma comunicao via rdio (AM, FM, TV, telefoniamvel, controle de espao areo, radar, etc.)mvel, controle de espao areo, radar, etc.)

comea e termina com um dispositivo transmissorcomea e termina com um dispositivo transmissore um receptor. Estes equipamentos precisam dee um receptor. Estes equipamentos precisam de

um acoplador que possibilite a interao destesum acoplador que possibilite a interao destescom o espao.com o espao.

As antenas so o meio de acoplar os sistemas deAs antenas so o meio de acoplar os sistemas decomunicao ao espao livre em torno deles.comunicao ao espao livre em torno deles.

AA eficinciaeficincia dede um um sistemasistemadede comunicaocomunicao wirelesswirelessdependedepende muitomuito dada antenaantena queque

utilizadautilizada..

8/12/2019 8_Antenas

3/36

Fios pelos quais passam corrente alternada emitem ou irradiamenergia eletromagntica. Este o princpio bsico de

funcionamento de uma antena transmissora.

Sabemos tambm que um campo eletromagntico induz.

de uma antena receptora.

A forma e o tamanho da estrutura da antena determinam

quanto de energia irradiada e qual a direo da irradiao nasantenas transmissoras, e quo bem a irradiao capturada eem que direo preferencialmente capturada pelas antenasreceptoras.

8/12/2019 8_Antenas

4/36

Heinrich Hertz construiu

a primeira antena em1886 (antena dipolopara a transmisso e a

Na maioria dos casos pode-se aplicar o Teorema dareciprocidade: as caractersticas de uma antena valem

tanto para a transmisso quanto para a recepo.

recepo);

8/12/2019 8_Antenas

5/36

AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas

Para uma operao eficiente a antena deve estarcasada com a impedncia do sistema:

8/12/2019 8_Antenas

6/36

A abertura fsica de uma LT que transporta uma OEM provoca oaparecimento de linhas de campo magntico e eltricovariveis em torno do dipolo formado, que do origem a umaonda eletromagntica que se propaga

Abertura fsica de uma antena do tipo dipolo

8/12/2019 8_Antenas

7/36

AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAs antenas usadas nos sistemas de telecomunicaes podem ter os maisdiversos formatos e dimenses dependendo da faixa de frequncia deoperao, diretividade, sensibilidade e alguns outros fatores desejados. Noentanto, todas elas partem da antena mais simples em seu princpio de

funcionamento que justamente o dipolo.

O DIPOLO DE MEIA ONDA

da maneira indicada na figura e cujas dimenses esto diretamenterelacionadas com a frequncia do sinal que deve ser recebido (outransmitido).

8/12/2019 8_Antenas

8/36

AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasO DIPOLO DE MEIA ONDA

Conforme podemos ver, a distncia entre asextremidades do dipolo corresponde metade do comprimento da onda.

A onda eletromagntica ao incidir nestaantena, conforme mostra esta figura terseus valores de pico nas extremidades daantena de modo que a tenso induzida

.

Um ponto importante que deve ser levado em conta ao se falar que o dipolode meia onda tem dimenses equivalentes a metade do comprimento daonda do sinal a ser trabalhado que nos metais a velocidade depropagao dos sinais menor do que no ar (e no vcuo).Isso significa que, na prtica as dimenses dos elementos de uma antenade meia onda devem ser um pouco menores do que a metade docomprimento da onda que se propaga no ar.

8/12/2019 8_Antenas

9/36

Polarizao da AntenaPolarizao da Antena

A polarizao da antena est associada polarizaoA polarizao da antena est associada polarizaoda OEM irradiada or ela. A olariza o de uma OEMda OEM irradiada or ela. A olariza o de uma OEM

descreve a curva seguida pela extremidade do vetordescreve a curva seguida pela extremidade do vetorintensidade de campo eltrico num plano fixo nointensidade de campo eltrico num plano fixo no

espao ortogonal direo de propagao.espao ortogonal direo de propagao.

8/12/2019 8_Antenas

10/36


Polarizao da AntenaPolarizao da Antena

Uma antena dipolo orientada verticalmente irradia OEMpolarizadas verticalmente em relao ao solo.

8/12/2019 8_Antenas

11/36


Linear vertical Linear horizontal

Campos eltricos em faseCampos eltricos demesma amplitude edefasados de 90

8/12/2019 8_Antenas

12/36


Polarizao da AntenaPolarizao da AntenaBasicamente as antenas podem propagar as ondas de trs formas distintas depolarizao: horizontal, vertical e circular.

polarizaopolarizao horizontalhorizontal: comumente usada em transmisses de sinais de TVpelo fato das antenas receptoras estarem dispostas neste plano.

maioria das antenas dos receptores de AM estarem dispostas na posiovertical.

polarizaopolarizao circularcircular: usada em transmisses FM e TV pelo fato de no

exigirem alinhamento de antenas facilitando a recepo mvel. A propagaose d nos dois planos (horizontal e vertical). A vantagem deste tipo detransmisso a maior robustez na recepo pelo fato de no exigir antenasposicionadas em planos horizontal ou vertical permitindo flexibilidade de

recepo independentemente de posio do dispositivo captador.

8/12/2019 8_Antenas

13/36


Largura de Banda ou Banda Passante (BW)Largura de Banda ou Banda Passante (BW)Banda passante a faixa de frequncias aceita pela antena

sem causar prejuzos ao desempenho da transmisso ou darecepo.

8/12/2019 8_Antenas

14/36


Diagrama de IrradiaoDiagrama de IrradiaoDiagrama de irradiao a representao grfica da formacomo a energia eletromagntica se distribui no espao.

O diagrama pode ser obtido pelo deslocamento de uma antenade prova em torno da antena que se est medindo. Os sinais

recebidos so enviados a um receptor capaz de discriminarcom preciso a freqncia e a potncia recebidas.

8/12/2019 8_Antenas

15/36


Diagrama de IrradiaoDiagrama de IrradiaoOs resultados obtidos so geralmente normalizados. Aomximo sinal recebido dado o valor de 0 dB, facilitando ainterpretao dos lbulos secundrios e a relao frente-costas.

agrama e rra a o, a curvaem azul representa a energiairradiada normalizada em cadadireo em torno da antena.

8/12/2019 8_Antenas

16/36


Formas de Visualizao dos Diagramas de IrradiaoFormas de Visualizao dos Diagramas de Irradiao

Diagrama de Irradiao na Forma PolarDiagrama de Irradiao na Forma Polar

Fceis de interpretar, os lbulos so identificados pelo ngulo e amplitude. Olbulo principal define os ngulos de potncia e o mximo ganho. Aanlise correta da antena necessita-o em dois planos, vertical e horizontalou ano e ano .

A Forma Polar permite a visualizao da

energia irradiada pela antena somenteem um plano.

8/12/2019 8_Antenas

17/36

Permite-nos visualizar a distribuio espacial de toda a potncia envolvida.



Diagrama de Irradiao na Forma TridimensionalDiagrama de Irradiao na Forma Tridimensional

8/12/2019 8_Antenas

18/36



Diagrama de Irradiao na Forma RetangularDiagrama de Irradiao na Forma Retangular

Usual nas antenas de alto ganho, onde a pequena abertura dolbulo principal compromete a interpretao do diagrama deirradiao polar.

8/12/2019 8_Antenas

19/36


ngulos de Meia Potncia (ngulos de Meia Potncia (--3dB)3dB)Os ngulos de meia potncia so definidos pelos pontos nodiagrama onde a potncia irradiada equivale metade da

irradiada na direo principal.

abertura da antena noplano horizontal e no planovertical.

-3 dB = 50% da potncia

8/12/2019 8_Antenas

20/36


Antenas IsotrpicasAntenas IsotrpicasSe a antena irradia ondas eletromagnticas igualmente em todas asdirees, ela chamada de antena isotrpica.

O radiador isotrpico um modelo idealizado (hipottico), seudiagrama de irradiao uma esfera com densidade de potnciauniforme.

8/12/2019 8_Antenas

21/36

Embora terica e fisicamente inexistente, o radiador isotrpico o padro de referncia para determinar o ganho das antenas.

Ex.: Um dipolo de meia onda em espao livre apresenta umganho de 2.15 dBi, ou seja, possui uma capacidade de


dBidBi

.

quando comparado antena isotrpica.

Ao referenciar-se ao ganho de uma antena temos:Ao radiador isotrpico usa-se a unidade dBi.Ao dipolo de meia onda, usa-se a unidade dBd.

dBi = dBd + 2,15Ganho (dipolo /2) = 0 dBd

Ganho (dipolo /2) = 2.15 dBi

8/12/2019 8_Antenas

22/36


DiretividadeDiretividade de uma Antenade uma AntenaDiretividade D a propriedade de cada tipo de antena de irradiarenergia mais fortemente em algumas direes que em outras.

A diretividade obtida quantitativamente fazendo a relao entre ocampo irradiado pela antena na direo de mxima irradiao e ocam o ue seria erado or uma antena isotr ica ue recebesse a

mesma potncia.

max

iso

ED

E=

Emax: Energia mxima da antena em estudo. Emaxestarsempre na direo= 0.

Eiso: Energia da antena isotrpica.

A diretividade D assumir valores 1. Quanto maior

for o valor de D mais diretiva ser a antena.

8/12/2019 8_Antenas

23/36


Rendimento de radiaoRendimento de radiao

Rendimento ou eficincia de radiao a relao entre apotncia efetivamente irradiada e a potncia de RF entregue antena

( )% 100irradP

=

entregue

Se100, indica que parte da potncia entregue antena nofoi irradiada. A possveis fontes de perdas so: dissipaotrmica nas partes resistivas, fugas de RF nos conectores eisoladores, descasamentos de impedncia, etc. A eficincia deuma antena diz respeito ao seu projeto eletromagntico egeralmente deve est compreendida entre 90% e 95%.

8/12/2019 8_Antenas

24/36


GanhoGanho

O ganho de potncia de uma antena muito parecido com a

diretividade mas leva em considerao a eficincia deradiao.Matematicamente, o ganho o resultado do produto daeficincia pela diretividade.

D = Diretividade= Eficincia

G D=

8/12/2019 8_Antenas

25/36

ClculoClculo dada potnciapotncia efetivamenteefetivamente irradiadairradiada (ERP)(ERP)


Effective Radiation Power (ERP) a potncia realmente

irradiada pela antena

= t

ERP [dBW, dBm] = potncia irradiada

Pt [dBW, dBm] = potncia de transmisso (potncia entregue antena)

G [dBi] = ganho da antena em relao ao irradiador isotrpico

Perdas [dB] = resultante de perdas

8/12/2019 8_Antenas

26/36


ClculoClculo dada potnciapotncia efetivamenteefetivamente irradiadairradiada (ERP)(ERP)

Exemplo:Calcule a ERP de uma estao transmissora terrenade satlite com amplificador de 2kW (33dBW), antena com64dBi de ganho e perdas -7dB.

( ) ( ) ( )33 64 7

90ERP dBW dBi dB

ERP dBW

= +

=

8/12/2019 8_Antenas

27/36


TiposTipos dede AntenasAntenas

Espinha de PeixeYagi Painel Setorial

ParbolasLog Peridicas Helicoidal

8/12/2019 8_Antenas

28/36


EspinhaEspinha dede PeixePeixe composta por elementos ativos, dipolos simples, que sodispostos ligados em paralelo.

Geralmente utilizada como antena receptora. Apresentabaixa im edncia e banda de assa em lar a, destinando-se

a locais de sinal forte, com muitas estaes.

8/12/2019 8_Antenas

29/36

Apresentam grande alcance com uma pequenarea de cobertura diretiva

Antena composta de um refletor (simples ougrade) um dipolo (simples ou dobrado) e vriosdiretores. Somente o dipolo alimentado.


YagisYagis

Pode ser instalada na polarizao vertical ouhorizontal polarizao linear.

So utilizadas geralmente em sistemas ponto aponto. A instalao da antenas Yagi complicada,pois uma antena deve ficar apontada exatamentepara a outra, cada uma no topo de um prdio oumorro, de forma que no exista nenhum obstculoentre as duas.

AAAA

8/12/2019 8_Antenas

30/36


YagiYagi

Yagi com 5 elementos: 1 dipolo, 1 refletor e 3 diretoresYagi com 5 elementos: 1 dipolo, 1 refletor e 3 diretoresYagi com 5 elementos: 1 dipolo, 1 refletor e 3 diretoresYagi com 5 elementos: 1 dipolo, 1 refletor e 3 diretores

DipoloDipoloDipoloDipolo

DipoloDipolo

AAAAAAAA

8/12/2019 8_Antenas

31/36


PainisPainis SetoriaisSetoriais

Antena composta por um conjunto de dipolos

alimentados em fase, e uma chapa refletora. Utilizao: para enlaces ponto multiponto, onde ongulo de abertura da antena, atende a uma

eterm na a reg o.

O ganho e o ngulo de abertura de um paineldepende do nmero de dipolos, das dimenses dachapa refletora, da distncia entre os dipolos e sua

eficincia na alimentao dos dipolos.

Podem ser construdos com dipolos na pol. vertical,horizontal ou 45 graus.

AAAAAAAA

8/12/2019 8_Antenas

32/36


ParbolasParbolas Consiste em uma antena (alimentador) queilumina um refletor parablico que re-irradia essa

energia na direo de mximo ganho.

Seu ganho elevado, logo apresenta pequenon ulo de abertura antenas diretivas

So utilizados para enlaces de grandesdistncias, e na recepo de TV SAT na faixa de2,4 a 2,5 GHz.

Sua polarizao em geral linear e o ajuste obtido atravs do giro de 90 graus do alimentador edo refletor. Nas parablicas slidas, gira-se apenaso alimentador.

A tA tA tA tA tA tA tA t

8/12/2019 8_Antenas

33/36


ParbolasParbolas As antenas parablicas podem ter refletores do tipo slido ou vazado.

Quanto sua posio de alimentao, pode ser do tipo focal pointou off-set.

Existem vrios tipos de alimentao, mas o fundamental que o diagrama.

Focal Point Off-Set

RefletorParablico

Ponto focal no

centro

Ponto focalfora do centro

A tA tA tA tA tA tA tA t

8/12/2019 8_Antenas

34/36


LogLog -- PeridicasPeridicasAntena utilizada em servios onde necessitam de uma grande largura debanda (BW). Consiste em vrios dipolos de tamanhos e distnciasdiferentes, onde ao final, o conjunto ressona em uma largura de bandamaior.

Possuem um ganho inferior s yagis, quando comparadas pelo tamanho.

So utilizadas em enlaces ponto a ponto.

Seus diagramas de radiao so similares s yagis .

Podem ser instaladas na polarizao vertical ou horizontal.


8/12/2019 8_Antenas

35/36


HelicoidalHelicoidal Estas antenas utilizam a polarizao circular.

So bastante comuns em utilizao na comunicao via satlite, pois noprecisam ajuste de polarizao. Muito utilizadas nas faixas de VHF e UHF.

Muito utilizada em GPS no controle de navegao, pois apresentam uma.

8/12/2019 8_Antenas

36/36

Antena vendida nas lojas de utensliosAntena vendida nas lojas de utenslios

domsticos.domsticos.

Eficientssima! Voc adquire dois tipos de antenas pelopreo de uma! Possui um nico probleminha... que umtipo de antena funciona um pouquinho melhor que aoutra. Qual delas funciona menos pior?

8_Antenas

Documents

Transcript of 8_Antenas