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