Universidade Católica de Petrópolis Centro de Engenharia e Computação Introdução as Telecomunicações. Professor:

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Danilo Camarinho Ávila
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2 ATIVIDADE 4: Pesquise a respeito de antenas, o que são, quais os princípios básicos de funcionamento e as características dos principais tipos de antena (monopolo, dipolo e refletor parabólico). Introdução Antena é um dispositivo por meio do qual recebe ou transmite uma onda eletromagnética. O estudo do melhor uso e criação de uma antena será apresentado neste trabalho, visto que qualquer pedaço de fio pode ser usado como uma antena, porém pode não possuir um bom rendimento, se a mesma não for projetada para tal propósito. Outra função de uma antena é direcionar a intensidade de radiação em uma determinada direção na qual se deseja transmitir o sinal, como é o caso de ligação ponto a ponto de um enlace de microondas e comunicação via satélite. Antenas Para um funcionamento eficaz, as antenas devem satisfazer certos requesitos, tais como: 1. A antena deve distribuir a energia eletromagnética no espaço (ou reaproveitar a energia incidente) de acordo com uma lei determinada, ou seja, deve ter uma característica de emissão (ou recepção) conhecida. Em determinada situação convém que a energia seja emitida (ou recebida) uniformemente em todas as direções; em outra se necessita o efeito diretivo, ou seja, a concentração do campo radiado em um feixe suficientemente estreito. 2. A emissão ou a recepção das ondas eletromagnéticas não deve ser acompanhada por um consumo inútil de energia em perdas ôhmicas na

3 estrutura da antena. Em outras palavras, a antena deve ter o mais alto rendimento possível. A seguir serão abordadas as principais antenas, como monopolo, dipolo e refletor parabólico. Monopolo vertical É muito utilizada desde as gigantescas antenas de ELF (Frequências Baixas de 3,0 Hz a 30 Hz) até as microscópicas monopolos impressas de EHF(Frequências Altas de 30 GHz a 300 GHz). A mais conhecida é a antena monopolo de um quarto de onda, muito utilizada atualmente, devido padrão da radiação omnidirecional, pois não precisa ser orientada para manter os sinais constantes quando há mudança de seu posicionamento. Outra característica dessas antenas, é que diferente dos sinais que são direcionados para cima em outros tipos antenas, ela não perde parte do sinal. A antena monopolo de quarto de onda "deve" ter obrigatoriamente um plano de terra, pois é deste que deriva a sua polarização. A monopolo deve necessariamente estar polarizada em relação ao seu plano de terra verticalmente. Elas são usadas em transmissão de rádio AM, e são colocadas verticalmente próximas à superfície da terra, e como a frequência é baixa a terra torna boa condutora fazendo com que a teoria das imagens seja aplicada, e tudo se passa em termos de radiação como se antena fosse de meio comprimento de onda. Para aumentar a condutividade do solo coloca-se fios de cobre radialmente distribuídos a partir do ponto central é colocada a antena. Em algumas situações estas antenas são colocadas sobre regiões pantanosas pois nestas regiões a condutividade do solo é alta. Monopolos verticais têm uma baixa resistência de radiação e uma reatância capacitiva relativamente alta. Nas frequências próximas da frequência de operação, a antena pode ser considerada como um circuito concentrado, consistindo de uma resistência (de radiação mais perdas) e uma capacitância em série. Para um melhor aproveitamento da potência, a reatância capacitiva deve ser cancelada por um indutor conveniente e a impedância resistiva resultante casada para a linha de alimentação da antena.

4 Dipolo Dipolo meia onda e maior do que meia onda Antena do tipo filamentar de comprimento meia onda é a mais usada na prática, devido a sua facilidade de construção e de casamento de impedância. A figura 1.2b mostra um dipolo meia onda com sua distribuição de corrente ao longo do mesmo. As figuras 1.2c e 1.2d mostra um dipolo para outros comprimentos diferentes do meio comprimento de onda, com suas distribuições de correntes.

5 Dipolo ideal e dipolo curto O dipolo curto e dipolo ideal são antenas do tipo filamentar cujo comprimento (l) da mesma é muito menor do que o comprimento de onda. onda Estas antena são usadas quando a frequência é muito baixa, como é o caso de f < 1 Mhz. Mhz O grande problema destas antenas surge devido ao casamento de impedância pois a resistência de radiação das antena dipolo curto é muito baixa. baixa Estas antenas apresentam também como um um elemento capacitivo dificultando também o casamento de impedância, sendo necessário adicionar uma bobina no circuito da antena. A vantagem desta antena é possuir um tamanho reduzido, pois quando trabalhamos com baixas frequências o comprimento de onda é grande, e o tamanho da antena dipolo meia onda fica muito impraticável ( como por exemplo para uma frequência de 1 MHz, uma antena dipolo meia onda terá comprimento de 150m ).

6 Antena Refletora O processo de reflexão é o fenômeno explicado com base na teoria da ótica geométrica, quando um raio incidente em uma superfície da origem a uma onda refratada e uma onda refletida. A onda refletida pode estar em fase com a onda direta produzindo um fenômeno construtivo. A superfície refletora mais comum encontrada na prática é do tipo parabólico. Estas antenas possuem um ganho de potência elevado e podem atingir valores superiores a 100 mil vezes quando comparado ao ganho do radiador isotrópico. Elas são mais usadas em frequência superior a 1 Ghz, como é o caso de enlaces de comunicaçãoo via satélite e microondas. Conclusões finais

7 Pude perceber nesta pesquisa sobre o tema antenas, que é um assunto muito amplo e que merece muita atenção na hora de escolher qual antena usar ou como construir uma determinada antena. Para saber se um determinado projeto de telecomunicações vai ser lucrativo ou eficaz, é necessário que se faça um estudo de ambiente e especificações técnicas das antenas, a fim de otimizar custos e melhorar o desempenho do projeto. Bibliografia _pb_2006.pdf

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