POLARIZAÇÃO DE ONDAS

INSTALAÇÃO DE UMA ANTENA

INSTALAÇÃO DE ANTENAS

Escrito por Administrator

Dom, 29 de Abril de 2012 17:52

Altura das Antenas A altura é a distância entre o solo e a antena, entende-se como solo o plano terra mais próximo da antena que pode ser a própria terra, um telhado ou estrutura de cobertura, árvores e ainda outras antenas. Alturas recomendadas O plano terra influência na impedância e principalmente no ângulo de irradiação de antena de qualquer modelo: dipolo, direcional e até nas verticais. Antenas Instaladas em alturas acima de UM comprimento de onda se comportam exatamente como as especificações e gráficos encontradas nos vários compêndios existentes sobre antenas. O comportamento de antenas de HF, grandes, é o mesmo que nas de UHF, antenas pequenas, respeitadas as devidas proporções. Aliás as especificações técnicas e de laboratório das antenas de HF de baixa freqüência são feitas através de protótipos em escala. Quando instalada a pouca altura, menos que MEIA onda da freqüência usada, a antena passa a sofrer interferências alterando suas características. Isto não quer dizer que não funcionam. Ás vezes funcionam até muito bem. Quando ouvimos um colega dizer que a antena dipolo de 40m dele está a dois metros do telhado e ele ouve e fala com todo mundo, não há motivo para não acreditar. Explicação: Uma antena dipolo de meia onda (2 x 1/4) deve apresentar uma impedância entre 50/75 ohms. A variação do comprimento do fio da antena e a sua espessura faz a impedância subir ou baixar. A proximidade da antena ao plano terra provoca o mesmo fenômeno. Assim sendo se a antena foi ajustada no local para o melhor rendimento é bem provável que isto tenha acontecido. Isto é, a antena está oscilando numa freqüência cuja impedância coincidiu com a do transmissor. Quando voce mede a estacionária de uma antena próxima ao telhado e ela está alta, significa que voce está lendo na realidade a reflexão do telhado próximo para a própria antena. Para verificar se isto é real faça a medição com potência reduzida, menos de 1 watt, deverá dar uma leitura diferente (menor) daquela com maior potência. Além desta explicação temos ainda a linha de alimentação a considerar, o cabo coaxial não deve oscilar nem emitir, entretanto a sua capacitância deve ser considerada. TERMOS E MEDIDAS AQUI UTILIZADAS Angulo de Irradiação = Direção em que o lóbulo da antena é mais forte. Angulo Médio = Angulo de media potência = Abertura do lóbulo de Irradiação. Decibel (dB) = Medida comparativa de proporção geométrica. R.O.E. = Relação de Ondas Estacionárias = É a relação medida da RF que saindo do transmissor volta novamente a ele em virtude do descasamento entre a impedância da antena e do transmissor. Indicada também pela relação entre a tensão (voltagem) e carga (amperes) no ponto em que a linha de alimentação, se liga na antena, neste ponto a tensão deverá ser igual a zero e a corrente deverá o máximo. A tensão e a corrente se distribuem na antena proporcionalmente ao inverso, nas extremidades a tensão é a máxima e a corrente a mínima. Exemplo: Impedância do transmissor=50 ohms, Impedância da Antena=50 ohms, R.O.E.=1/1. O cabo coaxial no caso deverá ser de 50 ohms. Qualquer alteração da impedância de um dos componentes provocará um desequilíbrio do sistema alterando esta relação. Impedância é o mesmo que resistência ohmica em determinada freqüência. Hertz é o mesmo que ciclos por segundo. Uma antena é um transformador em aberto emitindo radiofreqüência. A parte central da antena onde a corrente é maior é onde gera maior sinal. O mesmo principio da antena de transmissão se aplica as antenas de recepção. QUAL É A MELHOR ANTENA É aquela que funciona…  Qual o seu objetivo como radioamador ? Participar de rodadas em HF (40 metros), fazer DX, falar com o mundo… Falar através de repetidora em VHF… Para cada finalidade existe uma antena adequada… E qual é ela ? VHF E UHF Vamos começar pelo VHF – 2 metros e UHF – 70 centímetros As estações repetidoras trabalham com antenas omnidirecionais verticais, portanto se voce vai falar através das repetidoras utilize antenas verticais ou antenas direcionais posicionadas na vertical. As antenas verticais tipo pé de galinha, com 1/4 de onda na haste vertical e 3 ou quatro radiais de terra inclinados a 45 graus ou retos a 90 graus, tem um lóbulo de irradiação no plano vertical entre 60 e 90 graus e tem ganho de 0.3dBi. As antenas verticais de 5/8 de onda tem um lóbulo de irradiação no plano vertical entre 40 e 60 graus e tem um ganho de 2,1 dBi. As antenas verticais com 2 x 5/8 de onda tem lóbulo entre 20 e 40 graus. As antenas verticais com 3 x 5/8 de onda tem lóbulo entre 15 e 30 graus. As antenas com maior numero de elementos ficam sempre abaixo dos 15 graus. As antenas não amplificam o sinal, elas o condicionam, como se fossem refletores colocados ao redor de uma lâmpada acesa melhorando a iluminação de um lado porém escurecendo do outro lado. Antenas direcionais tipo yagi com muitos elementos são indicadas para contatos ponto a ponto “uma vendo a outra”. Nas freqüências de VHF e UHF não existe propagação. Ou melhor, propagação esporádica através de aurora boreal e outros fenômenos da natureza é coisa rara e muito disputada pelos dxistas. HF (até 30 MHz) O comprimento de uma onda em metros se calcula dividindo 300.000 pela freqüência em KHz, (300.000 quilômetros por segundo é a velocidade da luz). Uma antena dipolo de meia onda para 3.800 KHz (80 metros) deverá ter 2 x 20 = 40 metros. Nota: Quando falamos em OHMS, VOLT, AMPERE, HERTZ, JOULE e muitos outros, estamos falando de pessoas que descobriram ou criaram formulas e medidas que levam o seu nome e servem de base à tecnologia moderna. Usa-se normalmente uma antena de meia onda na faixa de HF por causa do tamanho. O principio de que quanto maior a antena maior a sua eficiência é válido, entretanto, a que se levar em consideração os demais fatores como: espaço livre, altura livre, sistema de fixação, casamento de impedância com o transmissor e espessura do condutor, etc. Um dipolo de onda completa terá uma resistência de 300 ohms, se ligada diretamente a um transmissor de 50/75 ohms a relação será no mínimo de 4 para 1, um casador de impedância será necessário. Um dipolo deverá estar a uma altura de no mínimo meia onda para que sua resistência seja a nominal, a proximidade da terra ou outros elementos, como nas antenas direcionais os próprios elementos diretor e refletor altera a sua impedância. Esclarecendo: a impedância de uma antena é a resistência em ohms na freqüência de ressonância da antena, medir com impedâncimetro, ohmímetros de corrente continua não servem. Antenas dipolo para 80, 40 e 30 metros são as mais utilizadas. Para as faixas de 20, 17 e 15 metros antenas direcionais de 3 elementos são aconselháveis. Para as faixas de 12, 11 e 10 metros em operação normal podem ser utilizadas antenas verticais de 5/8 de onda com ótimos resultados, antenas direcionais com 5 ou mais elementos com rotor de direção para os dxistas. Princípio válido, nunca instale uma antena direcional sem o rotor, é pior que uma vertical. Antena Isotrópica É uma antena que existe apenas para efeito de cálculo e se existisse se pareceria com uma esfera suspensa no ar irradiando para todas as direções. Uma antena vertical irradia ao redor da sua haste vertical, a irradiação nas suas extremidades não existe e a potência que chega a antena sendo a mesma, a irradiação nas laterais será aumentada de +0,3 dBi. Na antena dipolo de meia onda (2 x 1/4) a irradiação será nas laterais que também acumularão a irradiação não gerada nas extremidades passando a ter um ganho de 2,14 dBi. Para efeito de cálculo hoje se recomenda sempre como unidade de referência seja dada em dBi. Para efeito comparativo utiliza-se como referencia a antena básica, ou seja: nas antenas direcionais o ganho é dado sobre o dipolo de meia onda=0 dBd, Uma antena direcional de 3 elementos tem 8 dBd, o que significa que ela tem 8 decibel de ganho sobre o dipolo. O dipolo de meia onda (2 x 1/4) de 0 dBd tem ganho unitário, isto é, transmite a mesma potência que recebe do transmissor. Nas antenas verticais utiliza-se como referência a antena de 1/4 de onda com 3 ou 4 radiais que fazem o plano terra. Assim sendo uma antena de 1 x 5/8 de onda, cujo tamanho físico é de 2 x 1/4 de onda terá 3 dB de ganho sobre a vertical de 1/4 de onda. Uma antena de 2 x 5/8 de onda terá ganho de 6 dB, já uma antena com 3 x 5/8 de onda terá apenas 7 dB sobre a vertical de 1/4 de onda. BOBINAS DE CARGA Para encurtamento de antenas. Bobinas de Carga são construídas com fio enrolado sobre uma forma isolante. O diâmetro desta forma, a bitola do fio e a separação das espiras é que vão determinar quanto a antena será encurtada. Para efeito de cálculo de rendimento de uma antena encurtada usa-se o seguinte principio: a perda de uma antena encurtada será proporcional ao quadrado do seu encurtamento. Todas as regras tem exceção. As antenas móveis por exemplo que utilizam bobinas de carga, encurtando as antenas até 5 vezes o seu comprimento e trabalham muito bem. Neste caso temos de levar em consideração o segundo lado da antena: O Veículo. Ele representa o outro lado da antena e como está sobre pneus, isolado da terra atua como uma perna da antena aumentando o seu rendimento em determinada direção. Fonte: http://pu4lau.blogspot.com.br

POLARIZAÇÃO DE ONDAS

Por definição, a polarização de uma onda eletromagnética é o plano no qual se encontra a componente ELÉTRICA desta onda. 

Toda onda eletromagnética é composta de dois campos, o elétrico e o magnético, sempre situados em planos ortogonais (planos fisicamente a 90 graus), e variando em fase (0 graus). Estes campos se propagam em qualquer material isolante (dielétrico) com uma velocidade de propagação, cujo vetor está a 90 graus dos vetores campo elétrico e magnético. No vácuo, esta velocidade é a da luz.

Um dipolo posicionado verticalmente, alimentado por um gerador de freqüência F, gera portanto uma onda eletromagnética polarizadaverticalmente, pois o componente campo elétrico está no plano vertical (e conseqüentemente, o componente campo magnético está no plano horizontal). Veja a figura seguinte, onde aparecem os três vetores E, B e V, com 90 graus físicos entre qualquer um deles, comE e B variando em fase ou com zero graus de defasamento elétrico, característica básica da onda eletromagnética:

Como esta onda está sempre situada no mesmo plano, é chamada de onda com polarização linear.

As figuras animadas seguintes ilustram uma onda com polarização linear vertical, mostrando apenas o vetor do campo elétrico (o magnético está sempre presente e a 90 graus físicos):

As figuras animadas seguintes ilustram uma onda com polarização linear horizontal, mostrando apenas o vetor do campo elétrico (o magnético está sempre presente e a 90 graus físicos):

A combinação de duas ondas linearmente polarizadas, uma vertical e outra horizontal, e eletricamente em fase, resulta em uma ondalinearmente polarizada inclinada, como pode ser visto nas figuras animadas seguintes:

A combinação de duas ondas linearmente polarizadas, uma vertical e outra horizontal, de mesma amplitude e eletricamente defasadas de 90 graus, resulta em uma onda circularmente polarizada, (da mesma forma que uma figura de Lissajous) como pode ser visto nas figuras animadas seguintes:

As figuras seguintes mostram também como é obtida uma onda de polarização circular:

O exemplo acima é de uma onda LHCP , veja definição IEEE a seguir:

Definição de RHCP e LHCP (norma da IEEE)

A figura seguinte mostra dois dipolos cruzados A e B, sendo B alimentado com 90 graus de defasamento (atrasado) em relação ao dipoloA, e alimentados com as polaridades instantâneas indicadas (+). No pico positivo da tensão senoidal aplicada ao dipolo A, este gera o vetor 1, que será o primeiro a deixar a antena e a atravessar o plano. Um quarto de período mais tarde, é a vez do dipolo B receber o pico positivo da senóide, pois está atrasado 90 graus, e gerar então o vetor 2, que será o segundo a atravessar o plano imaginário, e assim por diante, quando chegar o pico negativo no dipolo A gerando o vetor 3, e depois o pico negativo da senóide no dipolo B gerando o vetor4 :

Na figura anterior, temos uma onda com polarização circular à direita (em inglês: RHCP Right-Hand Circular Polarization), porque ovetor gira no sentido anti-horário (regra da mão direita) ao atravessar um plano imaginário e perpendicular ao eixo de propagação, e visto pelo lado do plano por onde a onda sai deste plano (os planos quadrados nas figuras animadas anteriores). Evidentemente, visto pelo lado por onde a mesma onda entra no plano, a rotação fica invertida: no sentido horário ! como acontece quando se olha na direção de propagação por trás da fonte (IEEE).

ATENÇÃO: Por isso há bastante confusão sobre o assunto... e também porque em óptica clássica, a definição para luz com polarização circular é invertida em relação a definição da IEEE para antenas e ondas de radio, que é adotada pela AMSAT, e outras entidades. A luz do sol por exemplo, é polarizada randomicamente em todos os planos, por isso é chamada de não polarizada, pois não é nem linear e nem circular. Filtros ópticos polarizadores permitem separar determinados planos de polarização da luz natural.

 Trocando a fase para +90 graus, ou invertendo a polaridade (fase) de uma das ondas, teremos uma onda com polarização circular a esquerda LHCP (Left-Hand circular polarization). O vetor campo elétrico (e magnético também !) de uma onda circularmente polarizada, gira com uma velocidade de rotação igual a freqüência da onda, pois faz uma volta completa por ciclo !. Apenas para entender melhor, poderíamos obter uma onda circularmente polarizada, girando um dipolo com uma velocidade igual a freqüência do sinal...ou seja, em 100 MHz, girando o dipolo 100.000.000 de vezes por segundo !

Veja mais um exemplo de RHCP:

Vermelho: campo elétrico, verde: campo magnético.  Direção de propagação: de baixo para cima.

a	b	a+b      (vista saindo do plano)
abs(a)=1, arg(a)=0°	abs(b)=1, arg(b)=-90°	RHCP

a e b : as duas ondas linearmente polarizadas e defasadas 90 graus; a+b : a onda RHCP resultante.

O nome RH e LH (Right-Hand, mão direita e Left-Hand, mão esquerda) é derivado da analogia seguinte:

Se a rotação for contraria a da figura acima, aplica-se a regra da mão direita: RHCP.

A figura seguinte mostra o resultado da combinação de duas ondas linearmente polarizadas e ortogonais, com diferentes relações deamplitudes e defasamentos, mostrando que a resultante pode ser polarização linear V / H / inclinada, elíptica ou circular. Detalheimportante: nesta figura a onda é vista se aproximando do observador (ou saindo do plano), portanto a onda RHCP agora roda no sentido anti-horário ! Cuidado, tudo é relativo:

A figura seguinte mostra a analogia entre onda circularmente polarizada RHCP e parafusos com rosca à direita, e mostra porque as duas antenas TX e RX de um enlace devem ter polarizações idênticas, ou co-polarizadas (veja a nota na definição IEEE acima):

Para quem gosta de matemática, observe a posição do Pi/2 (=90 graus), que tanto pode afetar a fase de alimentação (Omega t) como odeslocamento axial (k z), donde os dois métodos explicados mais adiante:

Vantagens da polarização circular:

Uma vantagem da polarização circular é não ser afetada pela rotação de Faraday em ondas que atravessam a atmosfera e ou a ionosfera, principalmente em comunicações via satélite. Outra vantagem é que não é necessário ajustar a polarização das antenas (posição em torno do eixo de propagação) como acontece com antenas linearmente polarizadas.

Características da polarização circular:

Uma característica da polarização circular é que muda o sentido de rotação quando refletida por um plano condutor, como por exemplo, refletores planos ou parabólicos, reflexão lunar, etc... Na onda linearmente polarizada, muda somente a fase (inversão ou 180 graus), quando refletida. Outra característica da polarização circular é a razão axial, que é a relação das amplitudes dos vetores no plano X pelo plano Y. Num circulo perfeito, esta relação é 1, ou 0 dB. Relação axial diferente de 0 dB significa que a polarização não é perfeitamente circular, mas elíptica.

Antenas circularmente polarizadas.

Método 1 - Do exposto acima, pode se deduzir que para obter antenas com polarização circular, a partir de antenas linearmente polarizadas (dipolos ou Yagis, etc..), basta colocar duas destas antenas cruzadas a 90 graus, sem deslocamento longitudinal, ealimentadas com 90 graus de defasamento elétrico (com um cabo com um quarto de onda a mais no seu comprimento em uma das antenas por exemplo):

 Método 2 - Outra forma de obter este defasamento é alimentar os dois dipolos em fase, porém deslocando um dos dipolos de um quarto de onda do outro, longitudinalmente no sentido da propagação, como na foto abaixo: 

Obs.: os dois métodos anteriores só geram uma onda com polarização circular  na direção de maior ganho, perpendicular ao plano dos dipolos. Fora desta direção, a onda é elíptica, e a 90 graus desta direção, a onda é linearmente polarizada.

Método 3 - Uma outra forma é usar antenas que já produzem diretamente a polarização circular, como por exemplo as antenashelicoidais (longitudinais ou axiais). De acordo com a IEEE, o sentido de rotação da onda circular gerada por uma helicoidal é o mesmo da rosca de um parafuso gigante na qual a helicóide se encaixaria. Na foto é RHCP, pois tem "rosca" idêntica a de um parafuso com rosca direita:

Importante: antenas como a loop circular, Yagi com aros circulares, magnetic loop, cúbica de quadro, delta loop, etc..., geram todas ondas linearmente polarizadas ! Somente uma helicoidal no modo axial ou longitudinal, ou a correta associação de duas antenas lineares quaisquer, permite obter polarização circular. E duas helicoidais, uma RHCP e a outra LHCP, alimentadas em fase e posicionadas lado lado e no mesmo sentido, geram uma onda com polarização linear !.

Rejeição da polarização cruzada "X-pol rejection" ou "XPD"

Uma característica de qualquer antena (além de ganho, relação frente/costas, impedância, banda passante, etc...), é a sua capacidade (ou não) de rejeição da polarização cruzada "X-pol ou cross-pol rejection ou discrimination XPD"  em dB. Ou seja, é a capacidade da antena em rejeitar a polarização ortogonal a sua, como por exemplo, uma antena com polarização vertical rejeitar a polarização horizontal (e vice e versa) ou uma antena com RHCP rejeitar a LHCP (ou vice e versa). Uma antena perfeita teria rejeição X-pol infinita.

Esta rejeição geralmente só é alta em freqüências de VHF para cima, principalmente em micro-ondas. Rejeição alta de X-pol (20 dB ou mais) permite usar a mesma freqüência para duas transmissões simultâneas e diferentes, uma com RHCP e outra com LHCP, ou uma na vertical e outra na horizontal, como é o caso em satélites de comunicação e TV geoestacionários. Mas as duas antenas (TX e RX) de cada enlace devem ter evidentemente o mesmo tipo de polarização e alta rejeição X-pol. 

Captar uma onda polarizada circularmente com uma antena de polarização linear (ou vice e versa) causa sempre uma perda de 3 dB ! (nem mais, nem menos. Não há rejeição X-pol entre polarizações linear e circular, ou melhor, a rejeição é igual à aceitação: -3dB, pois a onda circular é composta de duas componentes lineares. A antena linear capta apenas uma destas componentes, portanto metade da potencia=-3dB). E captar uma onda RHCP com uma antena LHCP sofre uma perda igual a rejeição de polarização cruzada, que idealmente seria infinita.

Em freqüências abaixo de VHF, como em ondas curtas e medias, a polarização da onda não mantém o seu plano original devido a fenômenos de propagação, e as próprias antenas tem baixa rejeição de X-pol, permitindo assim usar polarizações diferentes na transmissão e recepção, sem muita perda, ou seja, usar indiscriminadamente antenas verticais e horizontais para TX e RX, sem muito prejuízo.

Como obter RHCP ou LHCP com dipolos cruzados.

Mostrarei a seguir como obter na pratica as formas 1 e 2 mencionadas anteriormente. É claro que além de dipolos cruzados, podem ser cruzadas as mais diversas antenas com polarização linear, como Yagis e outras. Mas sempre teremos apenas dois pontos de alimentação, um em cada elemento radiador, denominados dipolos no texto seguinte.

Método 1 :

Os dois dipolos estão na mesma posição longitudinal (no mesmo plano). Portanto devem ser alimentados com um defasamento relativo de 90 graus. A figura seguinte mostra os dipolos vistos por trás, portanto olhando na direção da propagação (se forem de duas Yagis, são vistos pelo lado dos refletores). As polaridades instantâneas indicadas correspondem por exemplo ao condutor interno do coaxial = +, sendo o - a blindagem do coaxial ou o outro lado do balun. Alimentando o dipolo B com um sinal atrazado 90 graus em relação ao dipolo A,  teremos RHCP, pois quando o dipolo A receber o pico positivo da senóide, o B não recebe nada. Quando o B receber o pico positivo, após 1/4 de período, o A não recebe nada. Visto por traz, na direção de propagação, o vetor campo elétrico passa da posição vertical e para cima, para a posição horizontal e para a direita, portanto, rodou à direita ou sentido horário. ao entrar num plano imaginário situado na frente da antena. Invertendo este defasamento relativo ou invertendo a polaridade de alimentação de um dos dipolos, teremos LHCP.

A figura seguinte mostra um exemplo da configuração dos cabos, para antenas com 50 ohms de impedância e obter RHCP, respeitando as polaridades da figura anterior. O trecho de cabo D de 50 ohms e de 1/4 de onda é o que gera o atraso (oudefasamento) relativo de 90 graus, e sem transformar a impedância da antena. Os dois trechos de cabos Z de 75 ohms atuam comotransformador de impedância, transformando os 50 ohms de cada antena em 112 ohms, que ligados em paralelo no T, voltam para 50 ohms (na verdade 56 ohms...), e introduzem ambos 90 graus de atraso. Mas o que importa é que a fase da antena B esteja 90 para trás da antena A, o que é feito pelo cabo D.

É evidente que os cabos Z também (e somente eles) podem ter comprimentos iguais a múltiplos impares inteiros de 1/4 de onda, o que as vezes facilita a sua instalação, mas desde que os dois cabos também tenham comprimentos iguais. Nunca é demais lembrar que o comprimento de um cabo coaxial é igual ao comprimento elétrico de onda desejado no ar, multiplicado pelo fator de velocidade do cabo. É obvio que também podem ser feitas outras combinações de cabos, desde que se consiga transformar a impedância das duas antenas em paralelo para 50 ohms e ao mesmo tempo os 90 graus de atraso relativo. Trocando a polaridade das conexões de uma das antenas, ou inserindo mais um cabo de meia onda em uma delas, teremos LHCP. Uma outra forma alternativa de ligar os cabos é fazer o paralelo das duas antenas de 50 ohms, o que resulta em 25 ohms no T, e depois transformar estes 25 ohms para 50 ohms, com um cabo de 1/4 de onda e 35 ohms, que pode ser feito com dois cabos de 75 ohms em paralelo, como mostra a figura seguinte:

Método 2 :

Agora os dois dipolos (ou as duas Yagis) são deslocados longitudinalmente de 1/4 de onda (no ar). Portanto as duas antenas agora devem ser alimentadas em fase. Usando novamente a figura dos dipolos anterior, e supondo que o dipolo B está mais perto do observador situado atrás da antena (ou seja, está mais recuado em relação ao A na direção de propagação) teremos RHCP.  A pequena desvantagem deste método é que o boom da antena fica 1/4 de onda mais comprido em relação ao método 1, mas a grande vantagem em relação ao método 1 é que não precisa do cabo defasador D, que pelo fato de ter 1/4 de onda, pode causar transformação indesejável de impedância caso a antena não tenha a mesma impedância que esta cabo !. A figura seguinte mostra um exemplo de interligação:

Continuam valendo as observações anteriores em relação aos cabos Z, e mudança de polarização. Veja um exemplo OZ2OE. Veja mais um exemplo deste método, por PY2BBS. Também pode ser usada a seguinte configuração alternativa de cabos:

E nos dois métodos alternativos anteriores, a transformação de 25 para 50 ohms pode ser ainda mais bem feita usando o transformador de Regier ou 1/12 lambda, como mostra a figura seguinte (não esquecer o fator de velocidade do cabo!), com a grande vantagem de usar somente cabos de 50 ohms !:

(No caso das linhas com 75 ohms, a resultante é 75x75/50=56,25 ohms ou (75/2)x(75/2)/25=56,25 ohms. O transformador acima fornece exatamente 50 ohms a partir de 25 ohms.)

IMPORTANTE: em ambos os métodos 1 e 2, o ganho total das duas antenas continua igual ao ganho de uma só, contrariamente ao que acontece em sistemas colineares, onde as antenas são alimentadas em fase. Se por exemplo, uma antena tem 10 dBi de ganho, duas delas cruzadas e eletricamente a 90 graus pelo método 1 ou 2, terão um ganho total de 10 dBic, o c indicando apenas a polarização circular.

Método intermediário ao 1 e 2 ...

Podemos combinar os dois métodos anteriores (mas para que complicar ?) fazendo com que os 90 graus necessários sejam feitos em parte eletricamente e em parte fisicamente. Por exemplo, podemos deslocar longitudinalmente as duas antenas de 1/8 de onda (no ar) o que equivale a 45 graus elétricos. Ainda faltam 45 graus que serão feitos com um pedaço de cabo de 1/8 do onda a mais em uma das antenas, desde que na antena certa !. Para obter RHCP por exemplo, usamos o exemplo do método 1, mas com o cabo D de 1/8 de onda (não esquecer o fator de velocidade do cabo) e deslocamos as antenas como no exemplo 2, mas apenas de 1/8 de onda no ar. Qualquer outra combinação, como 1/12 de cabo + 1/6 de onda de deslocamento (30 graus +60 graus) também funciona... Uma desvantagem deste método é que não permite inverter de RHCP para LHCP simplesmente trocando a polaridade de uma das antenas.

Conclusão: é evidente que podem ser feitas inúmeras outras formas de interligação, polaridades, comprimentos, deslocamentos, impedâncias de antenas, impedâncias de cabos, etc.. Basta verificar a correta transformação e combinação de impedâncias, e como o vetor onda eletromagnética de cada radiador se situa na direção de propagação em relação ao do outro radiador, incluindo o defasamento elétrico relativo dos dois radiadores:

Trocando em miúdos, veja este exemplo do método 2:

 Na foto acima, temos uma antena feita por Luciano PY2BBS. Ela é vista por trás (como manda a IEEE). O vetor que sai primeiro desta antena é logicamente o do dipolo mais adiantado (mais na frente da antena), que no caso é o dipolo vertical . Como as duas antenas estão alimentadas em fase, na mesma hora que o dipolo vertical recebe o pico positivo da onda senoidal de tensão, gerando um vetor vertical para cima (12 horas no relógio, seta para cima),  o dipolo horizontal também recebe este mesmo pico positivo, e portanto gera um vetor na horizontal e para esquerda (9 horas no relógio). Isto porque a polaridade de ligação dos coaxiais é: condutor interno para cima no dipolo vertical e condutor interno para a esquerda do dipolo horizontal. Como o primeiro vetor a sair da frente da antena é o vertical para cima (12 horas), seguido (apos um tempo de um quarto de período da onda) pelo horizontal à esquerda (9 horas), o vetor, ao se propagar na direção de propagação e olhando por trás, rodou no sentido anti-horário (de 12 para 9 horas), portanto corresponde a uma ondaLHCP. Não importa se rodarmos a antena em torno do boom, sempre teremos LHCP, mesmo virando-a de costas. A rosca de um parafuso não muda com a sua posição ! .

  Trocando a polaridade de apenas um dos cabos, por exemplo, ligando o condutor interno do coaxial à direita do dipolo horizontal, teremos RHCP, pois o dipolo horizontal gera agora um vetor horizontal a direita (3 horas) ao mesmo tempo que o dipolo vertical continua gerando o mesmo "12 horas". O primeiro vetor a deixar a antena continua sendo o "12 horas", seguido, um quarto de período depois, pelo "3 horas", portanto girando agora no sentido horário e gerando, de acordo com a IEEE, RHCP. Mas se olharmos de frente para antena, a onda indo em nossa direção (não mais se afastando), o sentido de rotação do vetor é invertido (saindo do plano), mas a polarização é sempre a mesma. Num parafuso com rosca direita, você gira a porca a direita para apertar, e a gira a esquerda para desapertar, mas a rosca sempre é direita.

Detalhe interessante: os dois dipolos também irradiam para trás, em direção ao observador da foto anterior, mas gerando uma onda RHCP !. Esta onda será redirecionada para a frente da antena pelos refletores. Como a onda circular muda de sentido ao ser refletida, esta onda refletida está agora no mesmo sentido LHCP da onda gerada para frente, e portanto se somando construtivamente e contribuindo para o ganho da antena, desde que a distancia relativa refletores/dipolos esteja correta.

O meu programa RZ3 permite, entre muitas outras coisas, calcular a inclinação de polarização linear para satélites geoestacionários, em função da posição da antena receptora e do satélite.

Bibliografia:

The satellite experimenter´s handbook.      by Martin Davidoff       ARRL

Por PY4ZBZ   06-09-2005    atualizado em 21-09-2008

Figuras animadas de András Szilágyi e Takuichi Hirano ©











ANTENA DELTA LOOP

fonte: http://www.feirinhadigital.com.br

  

PT7NDU - Ismar - Fortaleza - Brasil  (im)fonte: http://www.feirinhadigital.com.br DESMISTIFICANDO  DO INGLES

A DELTA LOOP POR  PS7KC

Antenas Quadra/Delta Loop Multibanda Experimentei, investiguei e trabalhei com muitas antenas Delta Loop-Quadro fechado, construí e instalei para os 10,40, 80 e 160 metros. Como antena monobanda é muito eficiente e silenciosa para interferências e ruído, nas quadras/loop verticais desde cedo que a sua bidireccionalidade se mostrou um ponto forte mas também limite por ter uma radiação perpendicular ao quadro de fio, ressalvo que são possíveis contactos fora dos lóbulos principais em 8, mais estreito que o do dipolo de meia onda, não esperem que sejam contactos extraordinários porque a energia radiada é limitada mas são possíveis. Descobri depois a plurifacetada quadra/loop instalada na horizontal em operação multibanda, sobretudo de rendimento superior nas Frequências mais elevadas! Formula mais utilizadas para construir a antena: The formula for a calculating the length of a full wave loop antenna is: Length (feet) = 1005/f MHz (converter para metros multiplicar 0,3048) Perímetro do quadro/loop (pode ser losangulo, políedro, etc): 165,81mtr - 544' is comfortably resonant at 1.847kHz, 3.694kHz, 7.389kHz, 14.779kHz and 29.558kHz. Not an optimal length.  170,69mtr - 560' is comfortably resonant at 1.794kHz, 3.589kHz, 7.178kHz, 14.357kHz and 28.714kHz. Not an optimal length.  172,21mtr - 565' is comfortably resonant at 1.778kHz, 3.557kHz, 7.115kHz, 14.230kHz and 28.460kHz. Still a little short. 174,955mtr - 574' is comfortably resonant at 1.750kHz, 3.5kHz, 7.00kHz, 14.000kHz and 28.000kHz. My personal preference (do colega americano N1SU, recordem que podem rescalonar para outras bandas porque são harmónicas, reparem nas Frequências de ressonância não coincidem com as mais utilizadas daí a necessidade de ter alimentação em linha aberta para minimizar Ondas Estacionárias). Dadas as dimensões (Onda completa+pózinhos), para Frequências mais baixas 7, 3.7 e 1.8 MHz quase sempre as instalei inclinadas ou horizontais, sendo que na fundamental Frequência irradiam para cima mas nas harmónicas em Multibanda é uma antena de baixo ângulo de radiação, a questão é e sempre foi a adaptação de impedâncias - alguns dos esquemas dão pistas para resolver o problema. Delta Loop Multibanda A minha solução favorita para este problema da adaptação de impedâncias nas diferentes bandas de Rádio, sempre foi linha aberta de alta impedância 300-450-600 Ohm desde o ponto de ligação à antena, até perto da estação de Rádio. Junto à estação a linha de alta impedância liga aos 2 terminais de um Balun de relação 4:1 ou 6:1, a saída do Balun em cabo coaxial (passa facilmente a parede), liga na estação ao sintonizador de antena ou transceptor com sintonizador automático. É prático, tem perdas reduzidas por Ondas Estacionárias uma vez que a linha de alimentação de alta impedância é de baixas perdas, não radia pela malha devido Balun e baixo comprimento de coaxial, a mesma antena ajusta em praticamente todas as Frequências (mesmo não Radioamador), este tipo de Loop/Quadra fechada pode ficar muito perto do solo sem grandes problemas de funcionamento (eficiência é que sofre nas bandas mais baixas!). Esta teoria foi verificada por mim na prática durante vários anos em que trabalhei com Loop em Delta e Quadrado horizontais, com contactos com todo o Mundo, sinais respeitáveis (iguais ou superiores aos que recebia). Recordem que na banda mais baixa é apenas um quadro fechado de 1 comprimento de onda com sensivelmente 2 dB de ganho relativamente ao dipolo meia onda (são 2 dipolos unidos!), radia sobretudo a 90 graus, reflexão Ionosférica raio de 2000 Km sensivelmente, mas nas outras bandas de Frequência mais elevada comporta-se como um Quadro fechado de vários comprimentos de onda e ganho de vários dB, lóbulos de radiação baixos (30-10 graus), ideais para DX! Vejam pelos diagramas de radiação e valores em dB determimados por colegas americanos! Reparem neste exemplo que recolhi da Internet para vos ilustrar melhor os segredos destas antenas, vejam as linhas azuis dos lóbulos de radiação da Quadra vertical por comparação com os vermelhos do Dipolo, reparem que a energia é direccionada em ângulos mais baixos pela Quadra. Lembram-se da Antena Rômbica? A Quadra/Loop horizontal só não tem a carga resistiva para direccionar! Este é um artigo antigo da revista americana 73, reparem que já nos anos 70 esta antena era elogiada e muito utilizada: Reparem na segunda parte do artigo nos diagramas de radiação e nas curvas de ondas estacionárias:  Outra versão de outro radioamador sobre a "Quadra deitada" com reflector:  Outra versão ainda de outro radioamador, reparem na forma em pentágono, qualquer uma serve logo que se estiquem os arames: As características multibanda das antenas de quadro fechado - Quadras cúbicas/Delta loop, são reconhecidas mas agora surgem novas variações interessantes como estas que vos transcrevo: Antena multibanda Delta M0PLK By Arthur M0PLK (SQ2PLK)  Esta versão do colega M0PLK é muito interessante pela versatilidade, daí a sua versão portátil com um modelo comercial à venda. Escutei no Youtube os sinais de recepção nos 80 metros desta antena Delta Loop por comparação com uma antena vertical comercial e realmente a filtragem de ruído é espantosa, se bem que em emissão naquela banda já existam imensas perdas nesta Delta Loop. A antena em questão é uma antena de quadro fechado triangular vertical monobanda, alimentada no topo a meio do designado "elemento vibrador" (estes ingleses e os massajadores faciais kill me), através de uma linha aberta de 450 a 600 Ohm, com um balun relação 4:1 para transformar a Impedância para 50 Ohm - na minha opinião um balun relação 6:1 estará mais apropriado.  Os materiais desta versão portátil incluem duas canas de pesca de fibra de vidro com 6 metros (não esqueçam que as canas de fibra de carbono não são apropriadas), uma placa de Aluminio para fixar as canas ao suporte num angulo de 135 graus. Na outra face da placa fica a caixa com o balun e a tomada coaxial. O autor utilizou materiais leves para utilizar esta antena em portátil/field day, chegando mesmo na versão original a usar cabo de fios paralelos para altofalante, tanto na antena Delta como linha alimentação. Claro que o sintonizador de antena não é dispensável se quizerem trabalhar todas as bandas e a relação de Frequencias de trabalho será de 2 ou mais, os sintonizadores automáticos incorporados nos transceptores darão conta do recado. O perímetro/comprimento total da Delta é de 17 metros, não sendo ressonante possibilita funcionamento dos 30 mtr aos 6 metros. Para utilizar nos 6 metros o autor recomenda que o espaçamento da linha aberta de 450 a 600 Ohm seja superior a 6 cm. Sendo o comprimento total desta linha de 2,9 metros para ficarem esticados. O autor testou um sistema diferente de alimentação para funcionamento em 17 metros.  A antena foi instalada 2 m acima do solo, tendo sido realizados contactos com Europa e com Potência reduzida QRP (5-10 W), bem como Asiatic Russia, Canada e USA. Quando a Potência foi aumentada para 50 W trabalharam-se Equador e Venezuela (CW e SSB). Com 50 W primeiro QSO SSB com Hawai na banda dos 20 m.  Ainda segundo M0PLK, durante um encontro em 2010 no ham radio meeting em Jastrowie, Polónia o radioamador Andrzej-SP9ADU, concluiu vários contactos em 20 e 30 metros com esta antena Delta e uma antena 7PL multibanda, demonstrando pequena diferença em contactos europeus. Outros testes comparativos com uma antena vertical Rybakov instalada a 8,5 mtr do solo, demonstraram menor ruído e maior intensidade de sinal na antena Delta.  Mais informações nestes Links: http://www.pdxa.one.pl/articles.php?article_id=17http://www.pdxa.one.pl/articles.php?article_id=9 http://www.pdxa.one.pl/articles.php?article_id=18. Autor: Artur SQ2PLK/M0PLK.  Para quem dominar polaco muita informação neste forum: http://sp7pki.iq24.pl/default.asp?grupa=3534&temat=89578. Aspeto do balun 4:1. Na outra face da tampa a tomada coaxial e os bornes de ligação da linha aberta 450 a 600 Ohm Conexão entre linha 450-600 Ohm e Balun dadelta. Placa fixação dos braços/canas de pesca da antena e caixa balun. A antena Delta foi construída com 2 canas de pesca de fibra vidro de 8 metros, a que se removeu as pontas por forma a ficarem com 7 metros úteis. Condutor metálico usado foi flexivel de Cobre com isolante plástico, 1,5mm diametro. Uma caixa de ligações de electricista. Balun enrolado em toróide Amidon T-200-2. Placas plásticas para linha aberta em material com bom isolamento e furadas com espaçamento de 65mm. A versão comercial utiliza um espaçamento de 75mm.  Espaçadores e linha aberta de Impedância 450 a 600 Ohm Esta antena Delta Loop é a versão do radioamador DL2HCB, preparada para trabalhar entre 10 a 20 metros pelo menos. Foi utilizada linha aberta na alimentação para facilitar adaptação de Impedâncias. As medidas estão em pés, no sistema métrico o perímetro da antena será 6,096+4,877+4,877metros - total 15,85 metros muito próximo da antena anterior com 17 mtr. O autor baseou-se no livro "Cubical Quad Antennas" de Orr/W6SAI & Cowan/W2LX, onde encontrou a antena mini-X-Q (eXtended Quad), que é básicamente um quadro aberto com 3/2 onda e 3 dB de ganho que pelo tamanho adequado para os 10 metros resultou na antena possível para instalar no espaço disponível, modificada depois para uma Delta. O passo seguinte foi converter esta antena Delta numa multibanda com resultados comparáveis a um loop monobanda ou dipolo de meia onda. Foi adicionado a meio do lado lado superior um stub de 1/4 onda para 28 MHz em fita de 450 Ohm, que isola a antena em 28 MHz mantendo-a em curto-circuito nas restantes Frequências. Para usar outra linha aplicar a formula de multiplicar o comprimento de 1/4 onda pelo factor de velocidade da linha usada. - Esta abordagem permite utilizar mesmo método para outras bandas e configurações, em que o stub abre e isola a antena loop transformando-a num dipolo meia onda na banda do stub! A antena foi utilizada pelo autor com sinais razoáveis com estações europeias, DX nos 20 metros com Dave FY/DJ0PJ ambos em QRP. Foi possível trabalhar nas bandas de 30m e 40m com estações europeias. Outros esquemas de antenas Delta Loop multibanda: Filipe Ferreira - CT1DDW