Professor Frederico Pinagé
Tipos de Antenas
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INTRODUÇÃO
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INTRODUÇÃO
• De acordo com seu desempenho com relação a
frequência, as antenas podem ser divididas em quatro
tipos básicos:
• Antenas eletricamente curtas;
• Antenas ressonantes;
• Antenas de banda larga;
• Antenas de abertura.
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INTRODUÇÃO
• Antenas eletricamente curtas
• Uma antena é eletricamente curta quando as suas dimensões são
da ordem (ou menores) do que um décimo do comprimento de
onda para a frequência de operação.
• Essa é a antena do tipo mais elementar e tem uma estrutura muito
simples, com propriedades que não são sensíveis aos detalhes de
construção.
• As principais características de uma antena eletricamente curta
são:
•
•
•
•
Baixa diretividade;
Baixa resistência de entrada;
Alta reatância de entrada;
Baixa eficiência de radiação.
• EXEMPLO: O monopolo vertical, usado nos carros para recepção
de rádio AM.
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INTRODUÇÃO
• Antenas ressonantes
• As antenas que operam em uma única frequência ou em uma
pequena faixa de frequência são denominadas de ressonantes.
• As suas características principais são
• Ganho baixo ou moderado;
• Impedância de entrada real;
• Largura de banda estreita.
• EXEMPLO: Antenas Dipolo
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INTRODUÇÃO
• Antenas Banda larga
• Quando a antena tem uma performance aceitável em um ou mais
parâmetros (diagrama, ganho, e/ou impedância) sobre uma largura
de banda de 2:1 com relação as frequências superior e inferior de
operação, ela é classificada como de banda larga.
• As suas características principais são:
• ganho baixo ou moderado;
• ganho constante;
• impedância de entrada real;
• largura de banda grande.
• EXEMPLO: Dipolo dobrado
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INTRODUÇÃO
• Antenas de abertura
• As antenas vistas anteriormente podem ser analisadas em termos
da distribuição de corrente na estrutura.
• Elas têm aplicações mais importantes na faixa de microondas,
onde o comprimento de onda é da ordem de poucos centímetros.
• As características principais dessas antenas são:
• Ganho alto;
• Ganho aumenta com a freqüência;
• Impedância de entrada aproximadamente real;
• Largura de banda moderada.
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INTRODUÇÃO
• Antenas de abertura
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INTRODUÇÃO
• Tipos principais de acordo com os diagramas de
radiação.
• a) Antenas Direcionais
• Possuem a propriedade de irradiar ou receber mais eficientemente
em uma determinada direção em relação às outras direções.
• Nessa classificação estão enquadradas as antenas que possuem
um lóbulo predominante, mas com larguras de feixes
relativamente largas, de forma que ainda é possível utilizá-las fora
do eixo principal de apontamento.
• Exemplos de antenas para esse uso:
• Yagi-Uda, Log-periódica, Refletora de canto, Microstrip, Helicoidais,
Cornetas Piramidais.
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INTRODUÇÃO
Tipos principais de acordo com os diagramas de radiação.
• b) Antena "Fan-Bean" ou de diagrama assimétrico quanto ao plano
de irradiação
•
• Produz um diagrama de irradiação com um lóbulo principal, sendo um dos planos
com largura de feixe muito maior queo plano ortogonal.
• A seção transversal do feixe é elíptica. Esse tipo de antena tem como propósito
concentrar energia em apenas um dos planos de radiação.
•
Exemplo de aplicação:
• Deseja-se irradiar num setor bem definido, que pode ser a área de sombra
causada por um prédio ao sinal previamente irradiado por uma antena
ominidirecional. Uma escolha seria uma corneta setorial que concentra mais
energia no plano da vertical e apontá-la com um ângulo para baixo a partir de
uma torre ou do próprio prédio que causou o obstáculo.
•
Exemplos de antenas para esse uso:
• Cornetas Setoriais, Antenas refletoras assimétricas.
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INTRODUÇÃO
• Tipos principais de acordo com os diagramas de radiação.
• d) Antena "Pencil-Beam"
• Consiste em um tipo de antena que possui um lóbulo principal que concentra a
•
•
•
•
•
maior parte da energia, sendo os lóbulos secundários de pequena amplitude.
Geralmente a seção transversal do lóbulo principal é circular.
Nesse tipo de antena o objetivo é realizar a captação do sinal exclusivamente
numa dada direção.
Para pequenas variações no apontamento da antena o sinal tende a cair
abruptamente.
É considerada uma antena de alto ganho.
Exemplo de aplicação:
• Transmissão de sinais via satélite, onde o receptor se encontra a grandes distâncias e não existe
interesse algum em irradiar o sinal em outros pontos que não sejam o satélite no espaço. A
escolha recai as parabólicas de alto ganho.
• Exemplos de antenas para esse uso:
• Parabólicas, Refletoras off set, Cassegrain, Gregorianas.
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ANTENAS DE FIO
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Antenas de Fio
• As antenas de fio são familiares para o leigo porque são
vistas em praticamente todos os lugares: em
automóveis, prédios, navios, aeronaves, naves
espaciais e assim por diante.
• Existem várias formas de antenas de fio:
• como um fio reto (dipolo), laço e hélice que são mostrados na
Figura.
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Antenas de Fio
• Existem várias formas de antenas de fio:
• As antenas de loop não precisam ser circular. Eles podem ter a
forma de um retângulo, quadrado, elipse ou qualquer outra
configuração.
• O laço circular é o mais comum devido à sua simplicidade de
construção.
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ANTENAS DE ABERTURA
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Antenas de abertura
• As antenas de abertura podem ser mais familiares para o leigo
hoje do que no passado por causa da crescente demanda por
formas mais sofisticadas de antenas e a utilização de
frequências mais altas.
• Algum formas de antenas de abertura são mostradas na Figura
do próximo slide.
• Antenas deste tipo são muito úteis para aeronaves e aplicações
de naves espaciais, porque elas podem ser montadas
convenientemente embutidas na carcaça da aeronave ou
espaçonave.
• Além disso, elas podem ser cobertas com um material dielétrico
para protegê-las das condições perigosas do ambiente.
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Antenas de abertura
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ANTENAS DE MICROFITA
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Antenas de Microfita
• Tornaram-se muito populares na década de 1970,
principalmente para aplicações espaciais.
• Hoje elas são usadas ​para aplicações governamentais e
comerciais.
• Consistem em uma estrutura metálica em um substrato
aterrado.
• Pode ter diversas configurações, como mostra a figura
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Antenas de Microfita
• No entanto, as formas retangulares e circulares,
mostradas na Figura abaixo, são as mais populares,
devido à facilidade de análise e fabricação, e suas
características de radiação atraentes, especialmente
radiação de baixa polarização cruzada.
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Antenas de Microfita
• As antenas de microfita são de baixo perfil,
conformáveis ​a planar e superfícies não planas, simples
e baratas de fabricar usando a moderna tecnologia de
circuito impresso, mecanicamente robusto quando
montado em superfícies rígidas, compatível com
projetos MMIC e muito versátil em termos de frequência
de ressonância, polarização, padrão e impedância.
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MATRIZ DE ANTENAS OU
ARRANJO DE ANTENAS
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MATRIZ DE ANTENAS OU ARRANJO
DE ANTENAS
• Muitas aplicações requerem características de radiação
que podem não ser alcançadas por um único elemento.
• Pode, no entanto, ser possível que um agregado de
elementos radiantes em um sistema elétrico e arranjo
geométrico (uma matriz) resultará nas características de
radiação desejadas.
• O arranjo de matriz pode ser tal que a radiação dos
elementos se soma para dar um máximo de radiação
em uma direção particular ou várias direções, ou mínimo
ou de outra forma conforme desejado.
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MATRIZ DE ANTENAS OU ARRANJO
DE ANTENAS
• Exemplos típicos de matrizes são mostradas na Figura
abaixo.
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MATRIZ DE ANTENAS OU ARRANJO
DE ANTENAS
• Normalmente, o termo array é reservado para um
arranjo no qual o radiadores individuais são separados
conforme mostrado nas Figuras abaixo.
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MATRIZ DE ANTENAS OU ARRANJO
DE ANTENAS
• No entanto, o mesmo termo também é usado para
descrever um conjunto de radiadores montados em uma
estrutura contínua.
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ANTENAS REFLETORAS
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ANTENAS REFLETORAS
• O sucesso na exploração do espaço sideral resultou no avanço da teoria da
antena.
• Devido à necessidade de comunicação a grandes distâncias, formas
sofisticadas de antenas tiveram que ser usadas para transmitir e receber
sinais que tiveram que viajar milhões de milhas.
• Uma forma de antena muito comum para tal aplicação é um refletor
parabólico.
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ANTENAS REFLETORAS
• Antenas deste tipo foram construídas com diâmetros de
305 m ou até maiores.
• Dimensões tão grandes são necessários para alcançar
o alto ganho necessário para transmitir ou receber sinais
após milhões de milhas de viagem.
• Outra forma de refletor, embora não tão comum quanto
o parabólico, é o refletor de canto.
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ANTENAS DE LENTES
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ANTENAS DE LENTES
• As lentes são usadas principalmente para colimar
(alinhar) a energia divergente incidente para evitar que
ela se espalhe em direções indesejadas.
• Ao moldar adequadamente a configuração geométrica e
escolher o material apropriado das lentes, elas podem
transformar várias formas de energia divergente em
ondas planas.
• Elas podem ser usadas ​na maioria das aplicações que
os refletores parabólicos, especialmente em frequências
mais altas.
• Suas dimensões e peso tornam-se extremamente
grandes em frequências mais baixas.
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ANTENAS DE LENTES
• As antenas de lente são classificadas de acordo com o
material de que são construídas, ou de acordo com à
sua forma geométrica.
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ANTENAS DE LENTES
• Uma antena ideal é aquela que irradiará toda a potência
fornecida a ela pelo transmissor em uma direção ou
direções desejadas.
• Na prática, porém, tais desempenhos ideais não podem
ser alcançado, mas pode ser aproximado.
• Vários tipos de antenas estão disponíveis e cada tipo
pode assumir diferentes formas para atingir as
características de radiação desejadas para a aplicação
particular.