Componentes eletrônicos, Comunicações sem fio, Luz, Sensores, Telecomunicações

Tipos de antenas (Parte 1)

Esta é a primeira parte dos vários tipos de antenas que não foram mostrados anteriormente. O nome deste post poderia ser “Antenas (Parte 3)”.

Para ver os primeiros posts sobre antenas, clique nos botões abaixo.

Antenas (Parte 1)Clique aqui

Antenas (Parte 2)Clique aqui

Antena em espiral

Basicamente é uma antena dipolo com os braços enrolados. Tem uma largura de banda muito grande, que pode ter até 30 GHz e são circularmente polarizadas. Este é o padrão de radiação das antenas espirais, tem uma largura de feixe de meia potência (HPBW) entre 70º e 90º.

Os dois principais tipos de antenas em espiral são: Log-Periódica e de Arquimedes. Esta é uma antena espiral de Arquimedes.

O raio da antena é proporcional ao ângulo \varphi. O primeiro braço é representado pela equação:

r=a\varphi +r_{1}

Esta é a equação do segundo braço:

r=a(\varphi-\pi ) +r_{1}

a=\frac{s+w}{\pi }

As dimensões desta antena podem ser calculadas pela fórmula abaixo:

s=w=\frac{r_{2}-r_{1}}{4N}

  • N é o número de voltas.

A frequência mais baixa da antena espiral de Arquimedes é dada pela fórmula:

f_{B}=\frac{c}{2\pi r_{2}}

  • c é a velocidade da luz no vácuo, que é 3\cdot 10^{8} m/s.

Esta é a fórmula da frequência mais alta.

f_{A}=\frac{c}{2\pi r_{1}}

Esta é a antena espiral log-periódica.

Cada braço desta antena é representada por esta função polar:

r=R_{o}e^{a\phi }

Onde R_{o} é o raio interno da antena. A frequência mais baixa de operação é calculada da seguinte forma:

f_{B}=\frac{c}{2\pi R_{e}}

R_{e} é o raio da espiral. A frequência mais alta é calculada da forma abaixo.

f_{A}=\frac{c}{4R_{o}}

As antenas espirais são usadas em GPS, mísseis e guerra eletrônica como receptores de detecção de radar ou bloqueadores de sinal.

Antena Yagi-Uda

Todos já viram este tipo de antena, é formada por um dipolo e várias barras condutoras em paralelo, chamadas de elementos parasitas. Tem um ganho elevado e alta diretividade, geralmente opera na faixa de frequência entre 30 MHz e 3 GHz. Apenas o dipolo é ligado ao circuito, a barra detrás serve como refletor (em azul) e as da frente são direcionadoras (em verde).

O padrão de radiação típico da antena Yagi-Uda com 2 direcionadores.

Aumentando o número de barras direcionadoras, aumenta a diretividade.

Para projetar uma antena Yagi-Uda, os parâmetros a serem considerados são:

  • Comprimento de onda \lambda;
  • Comprimento do refletor;
  • A distância entre o refletor e o dipolo;
  • Comprimento total do dipolo;
  • Distância entre o dipolo e o primeiro direcionador;
  • Distância entre os direcionadores;
  • Comprimento dos direcionadores.

Estes valores afetam o ganho, devem estar relacionados com o comprimento de onda, por exemplo, o comprimento do refletor é de 0,56 \lambda. Várias fontes indicam proporções diferentes para dimensionar os parâmetros. Outros tipos de antenas serão explicados nas próximas partes.

 

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