Professor Frederico Pinagé Tipos de Antenas 1 Professor Frederico Pinagé INTRODUÇÃO 2 Professor Frederico Pinagé 3 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. Professor Frederico Pinagé 4 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. Professor Frederico Pinagé 5 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 Professor Frederico Pinagé 6 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 Professor Frederico Pinagé 7 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. Professor Frederico Pinagé INTRODUÇÃO • Antenas de abertura 8 Professor Frederico Pinagé 9 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. Professor Frederico Pinagé 10 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. Professor Frederico Pinagé 11 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. Professor Frederico Pinagé ANTENAS DE FIO 12 Professor Frederico Pinagé 13 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. Professor Frederico Pinagé 14 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. Professor Frederico Pinagé 15 ANTENAS DE ABERTURA Professor Frederico Pinagé 16 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. Professor Frederico Pinagé Antenas de abertura 17 Professor Frederico Pinagé 18 ANTENAS DE MICROFITA Professor Frederico Pinagé 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 19 Professor Frederico Pinagé 20 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. Professor Frederico Pinagé 21 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. Professor Frederico Pinagé 22 MATRIZ DE ANTENAS OU ARRANJO DE ANTENAS Professor Frederico Pinagé 23 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. Professor Frederico Pinagé 24 MATRIZ DE ANTENAS OU ARRANJO DE ANTENAS • Exemplos típicos de matrizes são mostradas na Figura abaixo. Professor Frederico Pinagé 25 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. Professor Frederico Pinagé 26 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. Professor Frederico Pinagé ANTENAS REFLETORAS 27 Professor Frederico Pinagé 28 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. Professor Frederico Pinagé 29 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. Professor Frederico Pinagé ANTENAS DE LENTES 30 Professor Frederico Pinagé 31 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. Professor Frederico Pinagé 32 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. Professor Frederico Pinagé 33 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.
