O que é Antena? Parte II de II
Pausa: Está conseguindo acompanhar como a energia é irradiada pela antena?Bom, então você já entendeu tudo. Porque agora, simplesmente acontece o inverso.As ondas de rádio eletromagnéticas que saem da antena de transmissão viajam pelo meio, por exemplo o ar, e chegam até a outra antena - recepção. O efeito desse campo eletromagnético atingindo a outra antena é fazer com que os elétrons livres da mesma vibrem – o que agora gera uma corrente elétrica com o sinal que foi enviado a partir da antena de transmissão.
Então agora podemos concluir: na transmissão as antenas convertem a corrente elétrica (elétrons) em onda eletromagnética (fótons), e na recepção fazem o inverso – transformam as ondas eletromagnéticas (fótons) em corrente elétrica (elétrons).A informação é preservada porque a antena atua como um transdutor casando os condutores que geram esses campos. Por exemplo na transmissão, o campo eletromagnético gerado corresponde a determinada tensão e corrente alternada. Já na recepção, a mesma referência de tensão e corrente alternada será induzida.
Uma Antena Simples
Continuando, considere a representação do tipo mais simples de antenas, a antena dipolo. Como o próprio nome sugere, é uma antena com dois pólos.É um dos modelo de antenas mais fácil de se fazer, e consiste de dois pedaços de fio de mesmo comprimento, separados um do outro por um isolador central, podendo ter um isolador em cada extremidade para fixá-lo a um suporte.Na figura abaixo temos um exemplo de uma antena dipolo (isoladores mostrados em vermelho na figura).
Vamos usar esse exemplo para falar de antenas, mas agora vamos a uma questão basicamente simples, mas que muita gente não consegue explicar:"Como é possível haver uma corrente na antena, se as duas partes finais estão abertas? Isso foge totalmente daquilo que aprendemos, onde para haver corrente, precisamos de um circuito fechado, não?"Para responder isso, novamente voltamos aos conhecidos conceitos de circuitos elétricos.Você deve se lembrar do conceito de Capacitância (C), definida através do uso de capacitores. E existe um tipo de inevitável de capacitância que sempre surge entre os compontentes próximos uns aos outros no circuito – e geralmente indesejada: a capacitância parasita.Só que no nosso caso, essa capacitância é o que permite que a antena funcione!
Em alta frequência, a capacitância parasita entre os dois braços da antena apresenta baixa impedância, e representa o caminho de retorno da corrente.Resumindo: uma antena sintonizada pode ser considerada como um circuito RLC (Resistência R, Indutância (L) e Capacitância (C)!)
Está começando a ficar mais claro?Nota: você pode se perguntar: "E no caso de antennas com um braço apenas?" Não se preocupe, a antena vai sempre procurar um plano de referência para atuar como "terra", como por exemplo uma haste de metal próxima.
Pelo que foi mostrado, podemos afirmar que toda antena requer duas partes para irradiar energia. E também que essa energia é proporcional a corrente do dipolo.Tudo bem até agora? Após tantas pausas para explicações complementares, vamos continuar falando sobre ainda mais conceitos.
Ressonância
Relembrando o que vimos até o momento, as ondas elétricas nas antenas têm geralmente um comprimento de onda fixo.Também vimos que uma antena pode ser considerada como um circuito RLC, onde essas caracterísitcas são dadas pelo ambiente onde as antenas estão, e pelas suas propriedades físicas – principalmente sua dimensão.Pronto para mais um conceito? Então vamos lá: Ressonância!De forma geral, a ressonância é o fenômeno que ocorre em uma determinada frequência onde temos uma transferência de energia máxima possível.No caso de antenas, para que haja ressonância, o seu tamanho (comprimento físico) deve ser múltiplo de seu comprimento de onda. Nesse caso, teremos então uma frequência principal onde a antena entrega a máxima quantidade de energia possível - ressonante. E quanto maior o tamanho (comprimento) dos elementos da antena, menor é a frequência ressonante.Em termos mais técnicos, temos ressonância na frequência onde as reatâncias capacitivas e indutivas se anulam – temos uma impedância puramente resistiva.
A maioria das antenas são utilizadas em sua frequência de ressonância. Isso porque quando nos afastamos dessa frequência de ressonância, os níveis de reatâncias dão lugar a parâmetros que podem comprometer o funcionamento, por exemplo o SWR, já explicado em um outro tutorial. A impedância da antena deixa de ser puramente resistiva, apresentando uma impedância complexa – nois dois sentidos da palavra, o que acaba trazendo um comportamento indesejado.É claro que uma antena não ressonante também funciona – transmite e recebe. Mas precisa de um transmissor muito mais potente (pois uma menor parte da energia de entrada vai estar presente na saída). E pelo mesmo motivo, precisa de um receptor com uma sensitividade muito maior. Ou seja, a eficiência do sistema será bem menor!
Comprimento de Onda X Comprimento da Antena
Só para concluir por hoje, você deve se lembrar que falamos que para haver ressonância o tamanho físico da antena deve ser múltiplo de seu comprimento de onda.Vamos tentar entender porque exatamente esse valor? Para variar, vamos relembrar mais conceitos...Lembre-se que um circuito elétrico – já que também já falamos que uma antena sintonizada funciona como um circuito RLC – a Tensão (Diferença de Potencial):em um Curto Circuito é igual a Zero;em um Circuito Aberto é Máxima.Pois bem, na extremidade da antena, temos um Circuito Aberto - portanto o ponto com a Máxima Tensão.E considerando as duas extremidades – uma com a máxima tensão positiva, e outra com a máxima tensão negativa – temos no centro o ponto com Tensão Zero.
Essa distância ente a extremidade e o ponto central é a distância entre o ponto de Máxima Tensão (bolinha amarela na figura) e o ponto de Tensão Zero (bolinha verde na figura) – e é de um quarto do comprimento de onda!
Propriedades e Tipos de Antenas
Após nosso breve resumo, focado principalmente no funcionamento das antenas, podemos prosseguir com vários outros conceitos, tipos de antenas, etc.Alguns conceitos – por exemplo Impedância – também foram mencionados, porém não foram bem descritos.Mas por hoje, nosso tutorial já se estendeu demais, e também fica muito difícil absorver mais conhecimento do que o que foi exposto aqui, de uma só vez. Assim, vamos deixar essa complementação, bem como a continuação do assunto de antenas para próximos tutoriais. Ainda há muita coisa a ser falada, muitas dúvidas a serem eliminadas.Esperamos que você tenha conseguido entender pelo menos um pouco dos conceitos básicos das antenas.
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