RDT Radiotransmissão

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA CAMPUS SÃO JOSÉ SANTA CATARINA RDT Raditransmissã Prf. Ramn Mayr Martins, MSc. ramn.mayr@ifsc.edu.br PARTE 3: Antenas Dispnível em: Versã 2015

2 RDT Raditransmissã II.1- Ementa Expandida: Intrduçã Ondas Eletrmagneticas Fundaments das Ondas Eletrmagnéticas Geraçã, Transmissã e Recepçã de Ondas Eletrmagnéticas Espectr Eletrmagnétic Radiprpagaçã Prpagaçã Radicmunicações Cmunicações LF Cmunicações MF (OM) Cmunicações HF Cmunicações VHF UHF Cmunicações SHF EHF (Satélite / Micr-ndas) Antenas Prjets de Enlaces Tópics Extras

3 4- Antenas

4 >>Linhas de transmissã A linha d transmissã guia a energia ate a carga, esta pde ser uma antena u resistência pura Uma linha d transmissã pssui dis cndutres separads pr um dielétric (embra haja estruturas cm mais elements) -s cndutres devem ter grande cndutividade, para nã intrduzirem perdas significativas. -s mais utilizads sã cbre, alumíni, latã, cm cndutividades d dezenas d megassiemens pr metr. N cas d us em radifrequência, a linha d transmissã pde servir em dis sentids, tant para guiar a energia eletrmagnética q vai ser emitida pela antena em frma d sinais eletrmagnétics, quant para guiar a energia absrvida pela antena.

5 >>Intrduçã às Antenas -dispsitiv q transfrma energia eletrmagnética guiada pela linha d transmissã em energia eletrmagnética irradiada, u a cntrari. -segund IEEE, é um mei para irradiar u receber ndas de rádi -existe uma prprçã entre cmpriment da nda eletrmagnéticas e tamanh da antena Em funçã da variaçã de tensã, s elétrns existentes na antena (1) passam a vibrar cm a mesma frequência d geradr, frmand uma crrente elétrica alternada. Pr sua vez, a crrente elétrica gera um camp magnétic variável a redr da antena qual, prduz um camp elétric que induz utr camp magnétic e, assim, sucessivamente. Ocrre, prtant, a frmaçã de um distúrbi eletrmagnétic.

6 >>Regiões da Antena As regiões de camp sã subdivididas em três: regiã de camp próxim reativ, regiã de camp próxim radiante (u regiã de Fresnel) e regiã de camp distante (u regiã de Fraunhfer). Regiã de camp próxim reativ: Nesta regiã s camps elétric e magnétic da nda irradiada nã sã rtgnais e pr iss nã é pssível verificar as prpriedades de radiaçã da antena. Regiã de camp próxim radiante (regiã de Fresnel): Os camps magnétic e elétric da nda transmitida nã sã rtgnais, impssibilitand a verificaçã das prpriedades de radiaçã da antena. Regiã de camp distante (regiã de Fraunhfer): A regiã de camp distante é nde se determina as prpriedades de radiaçã da antena. Nesta regiã, camp elétric e magnétic, sã rtgnais.

7 >>>Ondas Estacinárias Sã ndas resultantes da superpsiçã de duas ndas de mesma frequência, mesma amplitude, mesm cmpriment d nda, mesma direçã e sentids psts. Ondas estacinárias sã as ndas refletidas pela antena, u seja, aquelas que quand se transmite vã até a antena e retrnam para rádi, em utras palavras, ptência desperdiçada. Se ROE estiver alt, pderá estar transmitind cm 25w mas a ptência efetiva será de 10w, e estiver muit alt, pde inclusive queimar rádi. Quant menr a estacinária, melhr. Quand se cnclui a instalaçã de uma antena, deve-se, cm um medidr de ROE, verificar e fazer s ajustes necessáris para deixá-l n menr nível pssível. Para cada freqüência existe um cmpriment de cab ideal para diminuir ROE. O ajuste, nrmalmente, é feit diminuind-se cmpriment d cab. um ROE (SWR) de valr 1.2:1 demnstra que uma máxima amplitude da nda estacinária é 1,2 vezes mair que valr d mínim da nda estacinária.

8 >>Parametrs de antenas: -Impedância -Diagrama de Irradiaçã -Diretividade -Ganh -Plarizaçã -Eficiência -Largura de Banda -Relaçã Frente-Cstas

9 >>Parametrs de antenas: >>Casament de Impedancia O bjetiv d casament d impedâncias é q tenhams maximizad aprveitament de ptencia n sistema, além diss impede q crram reflexões de energia para a fnte e q tenhams níveis d tensã elevads a lng da linha (devid a nda estacinaria) A impedância de uma antena depende das características cnstrutivas da antena e da frma de alimentaçã. descasament de impedância entre a antena e a linha de transmissã rigina a taxa de nda estacinária - SWR. O casament pde ser feit cm elements reativs cncentrads e cm linhas d transmissã

10 >>Parametrs de antenas: >>Diagrama de Irradiaçã Os diagramas de irradiaçã sã gráfics nde sã marcads pnts crrespndentes as intensidades de irradiaçã nas diferentes direções de prpagaçã. sã levantads dis diagramas de irradiaçã: um n plan hrizntal e utr n plan vertical.

11 >>Parametrs de antenas: >>Diagrama de Irradiaçã O lóbul principal define s ânguls de ½ ptência e máxim ganh.

12 >>Parametrs de antenas: >>Diagrama de Irradiaçã Ângul de Meia Ptência Os ânguls de meia ptência sã definids pels pnts n diagrama nde a ptência irradiada equivale à metade da irradiada na direçã principal. Estes ânguls definem a abertura da antena n plan hrizntal e n plan vertical. -3 db = 50% Ptência N exempl a lad tems: Ângul de 3dB = 55

13 >>Parametrs de antenas: >>Diagrama de Irradiaçã Abertura (Vertical / Hrizntal)

14 >>Parametrs de antenas: >>Diretividade ŠÉ a relaçã entre camp irradiad pela antena na direçã de máxima irradiaçã e camp que seria gerad pr uma antena istrópica que recebesse a mesma ptência. Š A diretividade de uma antena define sua capacidade de cncentrar a energia irradiada numa determinada direçã. P max - máxima ptência irradiada da antena de interesse. P is - ptência irradiada pela antena istrópica numa direçã qualquer. E max - máxim camp irradiad da antena de interesse. E is - camp irradiad pela antena istrópica numa direçã qualquer

15 >>Parametrs de antenas: >>Ganh O ganh pde ser entendid cm resultad da diretividade mens as perdas. Matematicamente, é resultad d prdut da eficiência pela diretividade. A eficiência de uma antena, diz respeit a seu prjet eletrmagnétic cm um td, u seja, sã tdas perdas envlvidas (descasament de impedância, perdas em dielétrics, lóbuls secundáris...). Nrmalmente está na faixa de 90% a 95%. O ganh indica a capacidade de uma antena em cncentrar, na direçã de interesse, a ptência que seria irradiada em utras direções Medid em dbi

16 >>Parametrs de antenas: >>>Plarizaçã A plarizaçã de uma antena indica cm a nda eletrmagnética, irradiada pela antena, se cmprta n espaç. A plarizaçã é definida pela direçã d camp elétric crrespndente a máxim d diagrama de irradiaçã. Na plarizaçã vertical camp elétric está perpendicular a terra e na hrizntal esta paralel a terra. Existem utrs tips de plarizaçã cm a circular e a elíptica, nde a direçã d camp elétric n espaç esta cnstantemente mudand de direçã em relaçã a sl, descrevend uma circunferência u uma elipse. Numa ligaçã entre antenas é imprtante que as antenas Tx e Rx tenham plarizações cmpatíveis, evitand, assim, perdas pr incmpatibilidade de plarizaçã. Plarizaca : em HF e VHF, SSB, se prefere plarizaçã hrizntal, em VHF - FM, plarizaçã vertical

17 >>Parametrs de antenas: >>>Plarizaçã

18 >>Parametrs de antenas: >>>Plarizaçã Plarizaçã linear vertical: mstrand apenas vetr d camp elétric ( magnétic está sempre presente e a 90 graus físics): Plarizaçã linear hrizntal: mstrand apenas vetr d camp elétric ( magnétic está sempre presente e a 90 graus físics): Plarizaçã Circular: camp elétric (e magnétic) permanecem cnstantes em magnitude, mas giram a redr da direçã de prpagaçã.

19 >>Parametrs de antenas: >>>Relaçã Frente Cstas Relaçã frente-cstas (RFC) é a relaçã de ganh entre lóbul principal e psterir.

20 >>Tips Básics de Antenas >>Antena istrópica -é uma antena virtual, na pratica nã existe -As antenas istrópicas têm pr funçã um cmparativ entre as antenas reais e as ideais. -distribuiçã de ptência é unifrmemente distribuida -a antena que mais se aprxima de uma istrópica é a dipl em plarizaçã vertical -O radiadr istrópic é um mdel idealizad, seu diagrama de irradiaçã é uma esfera cm densidade de ptência unifrme.

21 >>Tips Básics de Antenas >>Dipl cnsiste em dis cntudres, cntend em seu cmpriment ttal tamanh desejad da nda q se deseja captar (cm dipl d meia nda, q cntem mesm tamanh da metade d cmpriment da nda) A plarizaçã d uma antena dipl é definida entã pel camp elétric, u seja, se camp elétric esta na hrizntal, a plarizaçã d dipl é hrizntal, se camp elétric esta na vertical, a plarizaçã d dipl eh vertical Um dipl de meia nda em espaç livre apresenta um ganh de 2.15 dbi, u seja, pssui uma capacidade de cncentrar 2.15 db a mais na sua direçã de máxima irradiaçã quand cmparad a antena istrópica.

22 >>Tips Básics de Antenas >>Dipl

23 >>Tips Básics de Antenas >>Direcinal - Yagi-Uda Cnsiste d um dipl e utrs elements chamads d parasítics, q pdem ser refletres u diretres. O element refletr: induz crrentes n dipl que se smam cm sinal primári, prprcinand um ganh. Clcad atrás d dipl. O element diretr: cntribui para intensificar sinal n element principal. O element ativ: dipl alimentad.

24 >>Tips Básics de Antenas >>Direcinal - Yagi-Uda

25 >>Tips Básics de Antenas >>Direcinal - Parabólica Pr causa das prpriedades quase pticas das micrndas, as antenas transmissras sã prjetadas para fcalizar sua irradiaçã em feixes cncentrads de energia. Para que se cnsiga transferir máxim pssível de energia da estaçã TX e RX, usam-se refletres parabólics. Estes refletres cncentram a energia irradiada em um estreit feixe. A estrutura parabólica serve para cncentrar em um únic pnt, chamad fc.

26 >>Tips Básics de Antenas >>Direcinal Parabólica Micr-ndas

27 >>Tips Básics de Antenas >>Direcinal - Helicidal Antenas de alt ganh,

28 >>Tips Básics de Antenas >>Antenas Omnidirecinais

29 >>Tips Básics de Antenas >>Antenas Setriais

30 >>Equaçã de Friis Utilizada para determinar a ptência recebida pr uma rádi em um determinad enlace pnt a pnt.

31 EIRP Antena em dbi (ganh) Rádi em dbm (ptência) dbi mensura ganh de uma antena em relaçã a uma antena perfeita istrópica EIRP relacina ganh da antena a ptência d rádi. ganh (dbi) + ptência (dbm).