ANT022808 2022 2 AULA08
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Introdução à Radiopropagação e Parâmetros de Antena Receptora
- OBJETIVOS
- Os objetivos de aprendizagem desta aula são:
- Compreender o objetivo de estudo de radiopropagação, listando as entidades envolvidas e as bandas no espectro eletromagnético de interesse em aplicações de telecomunicações.
- Conhecer os parâmetros básicos que descrevem as antenas receptoras, calculando principalmente sua área efetiva.
- Compreender as fontes de ruído na recepção de um radioenlace, o conceito de temperatura de antena, estimando ambas no contexto de um problema prático.
- METODOLOGIA
- A aula será de tipo expositiva, tratando dos seguintes assuntos:
- Radiopropagação, objetivos e aplicações
- Regulamentação do uso do espectro de rádio
- Parâmetros de antenas en modo recepção
- Ruído em radioenlaces
- Temperatura de antena.
- PARA ESTUDO
- O material de estudo para esta aula é principalmente o (BALANIS, 2008, vol1) sec. 2.15 e 2.18, e (RIBEIRO, 2012) capítulo 9. Também se sugere o (STUTZMAN, 2016), capítulo 4, até a sec. 4.3. Como complemento, pode revisar também as videoaulas:
- 7 ( parte de tempertura de antena), 15 e 16 do prof. Marcio Rodrígues (UFRN). Link para a playlist: https://youtube.com/playlist?list=PLDOBaPHXbWVx0YK6JxryG2HO0GMKw5nUW
- 7 do prof. Walter Carpes Júnior (UFSC). Link para a playlist: https://bit.ly/3k7tGJc
Cálculo de Radio Enlaces
...figura...
- GRANDEZAS
- PT: potência fornecida à antena trasmissora;
- PR: potência recebida;
- GT: ganho da antena transmissora;
- GR: ganho da antena receptora;
- AR: abertura efetiva da antena receptora.
- CONSIDERAÇÕES
- não há perdas por reflexão (tem-se o casamento de impedânicas);
- as polarizações das antenas estão casadas (PMF=1);
- as antenas estão alinhadas para máxima recepção.
- Densidade de potência radiada
- Potênica recebida
Como:
- FÓRMULA DE FRIIS
- EXERCÍCIO 1
- Um sistema de comunicação opera em 500MHz e tem o receptor a 1,5km do transmissor. A antena transmissora é uma Yagi-Uda com ganho GT=20 e antena receptora é um dipolo de meia onda (GR=1,64). A potência transmitida é de 500mW e as antenas estão alinhadas para a máxima recepção. Calcular a potência recebida pelo dipolo.
- Nota
- PRmin=limiar de recepção ou sensibilidade do receptor, então, PR tem de ser maior que PRmin. Senão, o sistema não vai funcionar.
- Cálculo usando decibéis
Dividindo os dois lados da equação por 1 mW:
Agora aplicando 10log em cada lado, temos:
Desenvolvendo aplicando a soma de logaritmos:
- Atenuação da onda esférica no espaço livre (perda básica)
Portanto
- A fórmula apresentada é válida para a propagação no espaço livre.
- Em cenários mais realistas, outras perdas também devem ser consideradas, por exemplo, obstáculos, efeitos atmosféricos, descasamentos entre outros.
Veja
Na prática, inclui-se uma margem (folga) para levar em conta perdas adicionais:
- EXERCÍCIO 2
- Dois transceptores separados de 8km operam em 2GHz. As antenas transmissora e receptora são idênticas, a potência na saída dos transceptores é de 100mW e o limiar de recepção é de -105dBm. A atenuação nos conectores e cabos que conectam os transceptores com as antenas, já incluídos os lados Tx e Rx, é de 15dB e a margem mínima é de 30dB. Supondo que o enlace seja em espaço livre, calcular o ganho mínimo das antenas de forma que o sistema opere adequadamente.
Perda básica: