As antenas são dispositivos destinados à captação ou emissão de ondas eletromagnéticas, ou seja, ondas de rádio. Também podemos considerar ondas a radiação infravermelha e a luz, existindo nano-antenas para sua emissão e captação, dado o pequeno comprimento de onda.
Na função receptora as antenas devem interceptar as ondas eletromagnéticas da melhor maneira possível de modo a haver a indução de correntes de freqüências correspondentes, que serão levadas ao receptor, para amplificação e processamento, conforme mostra a figura 1.
Na função transmissora, as antenas são percorridas por correntes de altas freqüências geradas por um circuito transmissor, de modo a irradiarem da melhor maneira possível, toda a energia na forma de ondas eletromagnéticas (figura 2).
Temos então dois tipos de antenas:
* Antenas receptoras
* Antenas transmissoras
Na maioria dos casos a antena usada na emissão ou transmissão de um determinado tipo de sinal eletromagnético também serve para a recepção do mesmo tipo de sinal.
O tipo mais simples de antena consiste num pedaço de fio condutor esticado em posição vertical ou horizontal, o qual pode interceptar as ondas eletromagnéticas provenientes de uma estação afastada. As ondas eletromagnéticas induzem no condutor correntes de altas freqüências, as quais são levadas ao aparelho receptor por um fio ou cabo condutor apropriado.
No caso das emissões de radiodifusão (AM e FM) as correntes de altas freqüências são moduladas em amplitude ou freqüência, devendo passar por um processo de amplificação e depois detecção quando então se extrai o sinal de baixa freqüência (áudio) que, aplicado a um alto-falante, produz som.
Na figura 3 temos este tipo de antena simples em três versões. A primeira corresponde ao tipo horizontal, formada por um único condutor amarrado por isoladores a dois mastros., A segunda é formada por um condutor posicionado verticalmente e, finalmente, a terceira é muito usada em rádios portáteis, correspondendo ao tipo vertical em montagem telescópica.
Ao contrário do que se pensa, a eficiência de uma antena não depende somente de seu tamanho, o que significa que é errado o conceito de que, quanto maior for a antena, melhor ela é.
Isso é válido até determinado valor de suas dimensões, o qual está diretamente relacionado com a freqüência do sinal que desejamos emitir ou receber.
Para o caso da recepção de ondas médias , por exemplo (530 a 1600 kHz), em que os comprimentos de onda são relativamente grandes, uma antena comprida pode ser importante na recepção, mas isso não ocorre com ondas curtas, VHF e principalmente UHF e SHF.
As dimensões de uma antena, o seu posicionamento e sua forma, além do número de elementos que ela possua vão determinar seu comportamento na transmissão e recepção dos sinais.
É por esse motivo que, no caso da recepção da maioria dos sinais (VHF, UHF, etc.) as antenas melhores não são simples fios condutores mas sim conjuntos de fios ou varetas que não só devem ter comprimentos rigorosamente calculados segundo a freqüência dos sinais polarização, padrão de irradiação dos sinais que devem ser captados ou emitidos, como também possuem posições certas para serem instaladas.
Nos casos em que as antenas sejam usadas nas transmissões de sinais, é muito importante seu tipo pois, conforme for sua escolha pode-se obter uma irradiação dos sinais em todas as direções, ou concentrá-las em uma direção.
Se for uma estação de radiodifusão em que muitos receptores se espalham numa área em torno da antena emissora, será importante o primeiro padrão de irradiação, enquanto que se a antena for usada para emitir sinais para uma determinada estação receptora, em que a maior parte da energia deve seguir na sua direção, o segundo padrão é o mais conveniente, conforme mostra a figura 4.
Devemos observar os seguintes fatores que influem no funcionamento de uma antena e também determinam as características:
a) Impedância: as antenas apresentam uma certa impedância, ou seja, comportam-se como uma "resistência" que é função de seu tipo de construção. Essa característica é importante pois determina a transferência do sinal da antena para o receptor ou do transmissor para antena, de modo que ela seja máxima. No caso dos transmissores, em especial, é muito importante que a impedância do transmissor se "case" com a impedância da antena, para que toda a energia produzida seja irradiada, conforme mostra a figura 5.
b) Ganho: esta característica indica a eficiência da antena na irradiação do sinal em determinadas direções. Para a antena receptora ela ainda indica a sensibilidade na recepção. Veja que o ganho de uma antena depende da freqüência e também de sua diretividade, que é explicada a seguir.
c) Diretividade: esta característica indica em que direção a maior parte da energia é irradiada (se for uma antena transmissora) ou a direção de onde os sinais devem vir para maior sensibilidade, conforme mostera a figura 6.
O comportamento da antena em relação à sua diretividade é
expresso através de gráficos, conforme mostra a figura 7. Temos
nesses gráficos os ganhos obtidos para a antena conforme a
direção considerada. Os ganhos são expressos em decibéis (dB).
d) Polarização: conforme a posição relativa dos elementos de uma antena ela pode interceptar as ondas segundo diferentes ângulos de polarização. Temos então as antenas que são destinadas a interceptar ondas polarizadas verticalmente e antenas para ondas polarizadas horizontalmente.
Na figura 8 mostramos o significado do termo "polarização"para as ondas eletromagnéticas.
No primeiro caso, em que a onda é polarizada verticalmente, as oscilações ocorrem de tal maneira eu o campo magnético manifesta variações no sentido vertical em relação ao deslocamento da onda, e no segundo caso, em que a polarização é horizontal, as variações do campo ocorrem no sentido horizontal, em relação ao deslocamento da onda.
A polarização do sinal eletromagnético, que é dada pela posição da antena transmissora, determina também a posição da antena receptora.
Na figura 9 temos um exemplo de posições diferentes da antenas que o rendimento na transmissão de sinal de um equipamento para outro seja eficiente.
Veja que no caso dos sinais de TV terrestre, como sua polarização é horizontal, as varetas das antenas usadas na recepção desses sinais devem também ficar em posição horizontal, conforme mostra a figura 10.
O comprimento dos elementos de antena, assim como sua separação são função do comprimento de onda do sinal que deve ser recebido ou transmitido.
Representando por λ (lambda) o comprimento de onda do sinal que deve ser recebido ou transmitido, por V, a velocidade da luz no vácuo. Que é de aproximadamente 300 000 km/s e por f a freqüência do sinal em hertz (Hz), podemos estabelecer a seguinte fórmula:
v = λ x f
Para calcular o comprimento de onda podemos usar a fórmula derivada da anterior:
λ = v/f
Ao instalar uma antena de qualquer tipo devemos ter os seguintes cuidados:
a) isolamento perfeito dos elementos da antena e de seu cabo de ligação de qualquer objeto condutor adjacente
b) Posicionamento ideal em relação à fonte de sinal a ser recebido ou à direção para onde devem ser enviados os sinais
c) Polarização
d) Afastamento de fontes de interferência ou obstáculos que possam afetar a transmissão ou a recepção
e) Elevação apropriada conforme a aplicação
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