Trabalho Antenas

Introdução As primeiras antenas foram criadas por Heinrich Hertz, em 1886. Eram formadas por duas placas de metal conectadas a dois bastões metálicos. Estes dispositivos eram ligados a duas esferas, separadas entre si por uma distância prédeterminada. Nas esferas era adaptada uma bobina, que gerava descargas por centelhamento, e as centelhas, ao atravessarem o espaço entre esferas, produziam ondas eletromagnéticas oscilatórias nos bastões [1]. Desde as primeiras antenas, no século XIX, até a atualidade, os princípios princípio s físicos que regem o projeto e o desenvolvimento de antenas foram aprimorados. Basicamente a antenas são elementos irradiantes que quando ligadas a um transmissor, transforma impulsos elétricos em ondas magnéticas. Quando ligadas a um receptor, têm papel inverso, recebem sinais eletromagnéticos e transformam em impulsos elétricos que são amplificados e decodificados pelo aparelho receptor. O transmissor produz o sinal na forma de corrente alternada, ou seja, com rápida oscilação, indo e vindo ao longo de seu condutor. Ao oscilar na antena de transmissão, a corrente produz uma onda eletromagnética em sua volta, que se irradia pelo ar. Quando atinge uma antena receptora, a onda eletromagnética induz nela uma pequena corrente elétrica que se alterna para a frente e para trás ao longo da antena, acompanhando as oscilações da onda. Essa corrente é muito mais fraca do que a presente na antena transmissora, mas pode ser amplificada pelo aparelho receptor. A antena é um elemento fundamental em sistemas de telecomunicações, tanto na emissão, quanto na recepção de sinais eletromagnéticos. Com ela é possível a comunicação comunicaç ão de dados sem a existência de cabos, que apresentam grandes custos quando comparados aos elementos irradiantes.

Aplicações: telecomunicações, processamento de sinal, telemetria, radar e prospecção sísmica.

OBJETIVO

3. Desenvolvimento 3.1Tipos de antenas 3.1.1 Antenas de rádio Existem basicamente dois tipos de antenas de rádio, as de frequência modulada, chamadas de FM, e as de amplitude modulada, chamadas de AM. Antenas FM funcionam na faixa de 30 a 300Mhz, e altera-se a frequência das ondas eletromagnéticas emitidas. Já as AM, operam na faixa de 535Khz a 1,75Mhz, são equipamentos caracterizados pela sua grande estrutura, e altera-se a amplitude de onda senoidal (tensão pico-a-pico). A rádio AM é mais antiga do que a FM. As primeiras transmissões de rádio aconteceram em 1906 e a alocação de frequências para a rádio AM ocorreu nos anos 1920. Nesta época, as rádios e a capacidade dos equipamentos eletrônicos eram muito limitadas, por isso a rádio AM só captava baixas frequências. Na amplitude modulada, a frequência da onda eletromagnética permanece constante e a amplitude do sinal varia. Numa estação AM grande um amplificador amplifica o sinal para algo perto de 50 mil watts. Então, a antena envia as ondas do rádio para o espaço. Uma das desvantagens das antenas AM é a alta susceptibilidade ao ruído. Ao contrário das antenas AM, nos equipamentos de frequência modulada temos uma variação na frequência, enquanto a amplitude da onda permanece a mesma. Uma das desvantagens dos receptores FM é de apresentarem uma característica conhecida como efeito de captura. Esse efeito ocorre da seguinte maneira: se existirem dois ou mais sinais de FM emitidos na mesma frequência, o receptor de FM irá responder ao sinal de maior potência e ignorar os de menores.

3.1.2 Antenas de celulares Sua principal finalidade é a cobertura de sinal em determinada área. Ondas eletromagnéticas são emitidas pelas antenas das operadoras e captadas pelos celulares, que possuem um dispositivo interno responsável por captar estas ondas. O posicionamento das antenas de celular leva em consideração a topografia do terreno, pois obstáculos, como morros, podem barrar o sinal emitido, portanto estudos são realizados para se determinar o local ideal em que a antena deve ser posicionada para que possua um alto nível de cobertura.

3.1.3 Antenas de transmissão de televisão São equipamentos que captam ou transmitem ondas eletromagnéticas UHF e VHF. O termo UHF vem do inglês Ultra High Frequency, esses equipamentos operam em faixas de 300Mhz a 3Ghz e são usados principalmente em transmissão de canais HDTV e redes wireless. Já o termo VHF vem do inglês Very High Frequency, operam na faixa de 30MHz a 300MHz. Dentre os principais tipos de antenas de transmissão de televisão, destacam-se:   

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Yagi – Uda: são antenas de faixa estreita (operação monocanal); Log – Periódica: é do tipo faixa larga, indicada para operações multicanal; Painel Dipolo DMO/ DOC: podem operar em faixa UHF e VHF e caracterizam-se sempre pela presença de um ou mais dipolos, que podem ser dos tipos DMO, dipolo de meia onda, DOC, dipolo de onda completa ou X, de dipolos cruzados; Painel H (Duplo Delta): utilizadas em sistemas que operam em medias e altas potências na faixa VHF;

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Superturnstile (Batwing): são antenas voltadas para instalação em topos de torres e operam na faixa VHF; Parabólicas: compostas por uma superfície parabólica, operam na faixa UHF; Slot: transmitem sinas VHF e UHF em variadas gamas de potência.

3.1.4 Antenas de intenet São antenas de internet que transmitem dados através da radiofrequência, para os receptores dessa internet também é necessária uma antena, num formato côncavo, feito de grades metálicas e com um guia direcional no centro dela. É possível saber a direção de uma antena emissora de internet via rádio olhando para uma receptora, pois essa estará apontada para a direção da antena. Essas antenas emitem sinais dentro da radiofrequência, geralmente próximo de 5 GHz. Outras internets que trabalham com antenas, são a 3G e a 4G, que são dos dispositivos móveis (celulares e smartphones). A 3G é possível adaptar para o computador através do modem 3G. Os sinais de ambas as internet são transmitidos da mesma torre de sinal de celular, o que varia entre elas é a tecnologia emprega, sendo a 4G mais rápida e estável que a 3G, e não é necessária uma antena para receber este sinal, a menos que o local que irá receber o sinal esteja muito distante, então são utilizadas antenas chamadas Yagi.

Princípio de operação o o o

Tipos de elementos irradiantes Princípio de operação (dipolo hertziano e monopolo de quarto-de-onda) Características de projeto (diagrama de irradiação, intensidade de irradiação, ganho diretivo e ganho de potência)

dipolo anel helicoidal de abertura refletor parabólico

figura4

Referências

[1] http://pt.wikipedia.org/wiki/Antena, Acesso em 07/2013