ANT022808 2022 2 AULA03

Propriedades gerais das antenas

OBJETIVOS

Os objetivos de aprendizagem desta aula são:

• Definir e interpretar os diagrama de radiação de campo normalizado e de potência, obtendo os parâmetros principais da antena tais como diretividade e ganho.
• Analisar alguns tipos de antenas a partir dos diagramas de radiação, comparando elas através dos parâmetros estudados.

METODOLOGIA

A aula será de tipo expositiva, com exemplos de cálculo, utilizando o quadro branco. Os seguintes assuntos serão abordados em aula:

• Função diretividade e diretividade máxima;
• Eficiência da antena; e
• Ganho da antena.

PARA ESTUDO

O material de estudo para esta aula é principalmente (BALANIS, 2008, vol 1), cap. 2, até sec. 2.9. Também, (RIBEIRO, 2012) capítulo 8, até sec. 8.3. Complementarmente, indica-se a leitura do (STUTZMAN, 2016), capítulo 2, sec. 2.4.5, 2.4.6, e 2.5. Destaca-se os exercícios 8.3 - 8.5, 8.8, 8.9, 8.12 - 8.20 (RIBEIRO, 2012), além de 2.5-1, 2.5-2, 2.5-3, 2.5-5, 2.5-7, 2.5-9 (STUTZMAN, 2016).

Parâmetros Principais das Antenas

INTRODUÇÃO

Uma antena é um elemento passivo de um circuito de transmissão ou de recepção de sinais (não amplifica o sinal).

– Se uma linha de transmissão de fios paralelo for deixada aberta, os campos escapam pela extremidade, no entanto a radiação é ineficiente.

– A radiação é melhorada, se fizer uma dobra nos condutores de modo que formem um ângulo reto com a linha de transmissão.

– Os campos magnéticos não mais se cancelam e se ajudam mutuamente.

– O campo elétrico se espalha de um condutor para o outro.

– Resultando em uma antena.

Figura 14 - Relação entre transmissor e linha de transmissão.

A radiação ideal acontece quando o segmento dobrado tiver um comprimento de um quarto de onda na frequência de operação (isso faz a antena ter um comprimento de metade do comprimento de onda).

– A tensão cria um campo elétrico e a corrente cria um campo magnético.

– Os campos magnético e elétrico variam de acordo com o sinal aplicado.

– Um campo elétrico variável no tempo age como cargas em movimento ou fluxo de corrente, que por sua vez, cria um campo magnético.

– Como o campo magnético varia no tempo, cria-se um campo elétrico.

– Os campos elétrico e magnético interagem um com o outro e um mantêm o outro a medida que se propagam através do espaço.

Figura 15 - Relação entre linha de transmissão e antena.

O comprimento do condutor depende da frequência.

– Metade ou ¼ de comprimento de onda.

– Se a antena for menor que ¼ do comprimento de onda ocorre uma radiação pequena.

– Se o comprimento de onda for muito maior que o comprimento de fio, também ocorre radiação pequena.

– A distribuição das ondas estacionárias de tensão e corrente na antena (quando dobrado e formado o ¼ de onda).

– No centro a tensão é mínima e a corrente é máxima.

Figura 16 - Relação entre antena e comprimento de onda.

Resistência de Radiação da Antena

A antena que irradia energia eletromagnética aparece para o gerador como uma carga elétrica idealmente resistiva de modo que a potencia aplicada é consumida como energia radiada. Não dissipa calor, dissipa energia eletromagnética radiada.

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Referências

[1] https://youtube.com/playlist?list=PLV2ClAMG4tOiSlM0BfQaypjBoGHn8kHtG

[2] Apostila: Antenas e Propagação. Professor Ramon Mayor Martins, MEng.

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