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Shirley Peroni Neves Cani
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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..
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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.
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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);
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
Para uma operao eficiente a antena deve estarcasada com a impedncia do sistema:
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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
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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).
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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.
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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.
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
Polarizao da AntenaPolarizao da Antena
Uma antena dipolo orientada verticalmente irradia OEMpolarizadas verticalmente em relao ao solo.
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
Linear vertical Linear horizontal
Campos eltricos em faseCampos eltricos demesma amplitude edefasados de 90
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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.
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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.
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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.
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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.
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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.
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Permite-nos visualizar a distribuio espacial de toda a potncia envolvida.
AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
Formas de Visualizao dos Diagramas de IrradiaoFormas de Visualizao dos Diagramas de Irradiao
Diagrama de Irradiao na Forma TridimensionalDiagrama de Irradiao na Forma Tridimensional
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
Formas de Visualizao dos Diagramas de IrradiaoFormas de Visualizao dos Diagramas de Irradiao
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.
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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
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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.
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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
AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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
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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.
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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%.
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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=
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ClculoClculo dada potnciapotncia efetivamenteefetivamente irradiadairradiada (ERP)(ERP)
AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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
= +
=
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TiposTipos dede AntenasAntenas
Espinha de PeixeYagi Painel Setorial
ParbolasLog Peridicas Helicoidal
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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.
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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.
AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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.
AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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AntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenasAntenas
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.
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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?