Antenas

1 - Introdução

Uma antena tem como finalidade transformar a energia eletromagnética conduzida pela linha de transmissão ou guia de onda em onda eletromagnética irradiada ou energia eletromagnética irradiada em energia eletromagnética guiada ou em linha de transmissão. Uma definição mais simples é dada pelo IEEE: “Antena é um meio usado para irradiar ou receber ondas de rádio”

Fig. 1 – Ilustração genérica de uma antena. Existem diversos tipos de antenas, porém todas elas são avaliadas, ou especificadas baseadas em alguns parâmetros comuns, os principais são: Diretividade:

A diretividade é uma razão entre a potência máxima irradiada em uma determinada direção e a potência que seria irradiada se a antena irradiasse uniformemente em todas as direções. Ganho:

Está relacionado à diretividade, ou seja a capacidade de concentração de sinal em uma determinada direção, porém leva em conta a eficiência pois perdas de sinais devido à descasamento, lóbulos secundários e outros sempre existem.

Diagrama de irradiação:

O diagrama de irradiação mostra graficamente a direção de maior irradiação e todos os sinais laterais irradiados por uma antena.

Fig. 2 – Diagrama de irradiação. Impedância: A impedância é de “forma grosseira” um valor de resistência que a antena apresenta à linha de transmissão. Na verdade está incorreto afirmar que é uma resistência pois na verdade ela apresenta uma parte resistiva (resistência) + uma parte capacitiva ou indutiva. Para o nosso curso, vamos apenas lembrar que toda mudança de meio provoca reflexão do sinal. Se a antena não tiver a mesma impedância da linha de transmissão, parte do sinal será refletido. Frequência de operação: Todas as antenas mudam seus parâmetros como impedância, ganho, diretividade e outros em função da frequência. Sendo assim, toda antena é projetada para trabalhar em uma determinada frequência ou faixas de frequência. Se você utilizar uma antena de satélite para receber estações de FM não terá eficiência.

2 – Principais tipos de antenas

2.1 – Antena unifilar

A antena unifilar é feita com um único fio esticado que pode ser ajustado no comprimento de onda ou não.

Fig. 3 – Antena unifilar. Quando as ondas eletromagnéticas incidem no fio condutor, provocam correntes elétricas ( sinais de rádio frequência ) que são amplificadas pelo receptor.

2.2 – Antena dipolo

A antena dipolo é formada por dois condutores montados conforme figura abaixo:

Fig. 4 – Antena dipolo.

2.3 – Antena yagi

A yagi tem como base de funcionamento a antena dipolo. Ela possui dois ou mais dipolos dimensionados e posicionados de forma que, através da interação entre eles o sinal irradiado ou recebido é direcionado em uma única direção.

Fig. 5 – Antena Yagi O elemento (dipolo) refletor ( R ) reflete o sinal para o lado da frente da antena onde estão os outros elementos. O elemento irradiador ( I ) é o responsável por receber ou transmitir os sinais, os elementos D2 e D1 são chamados diretores e tem como finalidade concentrar o sinal que chega à antena aumentando a direcionalidade e o nível de sinal recebido pelo elemento irradiador. Um exemplo de diagrama de irradiação de uma antena yagi pode ser visto abaixo:

Fig. 6 – Diagrama de irradiação de uma antena yagi.

2.4 – Antena parabólica

A antena parabólica trabalha como um refletor de sinais. A antena receptora ou transmissora se encontra no foco da parábola como mostra o esquema abaixo:

Fig. 7 – Ilustrações do sinal refletido na antena parabólica. Na recepção de sinais via satélite é comum a instalação no foco de uma antena e um amplificador de baixo ruído chamado LNB ( Low Noise Block ).

Fig. 8 – LNB utilizado em antenas parabólicas.

2.5 – Antena planar

As antenas planares são muito utilizadas em sistemas Wi-Fi. Elas são construídas em placas de fibra de vidro ou laminas.

Fig. 9 – Antena planar. O tipo de material utilizado, as dimensões dos elementos, a espessura das trilhas entre outros fatores determinam o ganho, a impedância e todos os demais parâmetros da antena.