Antena é o dispositivo cuja função é transformar energia eletromagnética guiada pela linha de transmissão em energia eletromagnética irradiada, pode-se também dizer que esta lei serve também no sentido inverso, isto é, transformar energia eletromagnética irradiada em energia eletromagnética guiada para a linha de transmissão. Portanto, sua função é primordial em qualquer comunicação onde exista radiofreqüência.
Por sua natureza, deduz-se a antena ocupa sempre o último lugar na cadeia de transmissão e o primeiro lugar na cadeia de recepção, daí a importância de seu estudo e entendimento para o radioamadorismo.
Em geral, no estudo e projeto de antenas, pode-se dizer que não importa em que freqüência do espectro seja aplicada, sempre serão usados os mesmos princípios matemáticos e práticos da teoria eletromagnética, ela é constante, imutável e invariável.
Por isso quanto maior a freqüência de utilizada nas antenas, maior deve ser a precisão dos dispositivos, equipamentos e medições.
Campos de irradiação e propagação:
O velho princípio da pedra jogada numa lagoa, cuja água esteja parada e sem ondulações ocasionadas pela movimentação do ar, é o mais elucidativo exemplo de campos de irradiação e propagação. As ondas produzidas no meio de uma massa líquida por uma pedra lançada, depois que chegou ao fundo, continuam se propagando. Ora, a pedra e sua queda, não são, pois necessárias à manutenção das ondas, mas foram prementes à sua criação. Isto é, cessou a causa (Queda da pedra), porém o efeito (propagação de ondas) teve seu prosseguimento, independentemente daquela ter cessado. As linhas de fluxo concêntricas, em forma de ondas transportam energia, a este deslocamento de energia, se define propagação, a energia contida nas ondas, pode ser definida energia irradiada ou campo distante (É claro que isto é para efeito ilustrativo somente, por isto se diz: analogamente no caso da água), a água espirrada acelerada pelo impacto da pedra e, em volta dela, analogamente pode chamar-se campo próximo. (Repito novamente: O exemplo da água é ilustrativo, isto é, uma forma de fazer o leitor visualizar o fenômeno, para evitar comprovações matemáticas que muitos não conseguirão entender)
Existem dois tipos de distribuição de linhas de campo, as mais próximas da antena que deixam de existir imediatamente ao cessar a causa, isto é quando cessa a corrente esta sofre a anulação por um semiciclo, e não chegam a se fechar, portanto, não se propagam, chama-se a este efeito campo próximo, de Fresnel ou campo de indução.
Quanto às linhas que se fecham, portanto se propagam no espaço e continuam carregando consigo energia irradiada, análogo ao exemplo acima, denomina-se campo distante ou de Fraunhofer, ou para ser mais exato, campo de irradiação. Na antena com refletor, ambos são importantíssimos.
A principal dedução exemplificada tanto na teoria quanto na prática, é que o campo elétrico na região distante varia com o inverso da distância, enquanto que na região próxima isto não acontece.
A região de indução (campo próximo) é geralmente usada no projeto de antenas com um ou vários elementos de forma a induzir nestes a energia que estaria perdida, aproveitando-a, induzindo-a ao elemento parasita, tanto diretor, quanto refletor, se for o caso.
A região distante é importante para as radiocomunicações, portanto, deve ser delimitada a fronteira entre elas.
Existem duas expressões para esta delimitação:
O-----------------------------------------------O----------------------------------------------O
R= 10l e R= 2L2 / l
R= separação entre as duas regiões.
L= o maior tamanho da antena.
l= comprimento de onda.(lâmbda representado como l )
O----------------------------------------------------------------------------------------------------------O
As fórmulas acima são arbitradas e são aproximações abstratas para chegar-se a um valor preliminar inicial razoável.
IRRADIAÇÃO E DIRETIVIDADE DE UMA ANTENA:
A antena é um sistema que irradia energia eletromagnética, podemos conhecê-la a partir do processamento da irradiação, da eficiência e da distribuição da energia irradiada através do campo, dentro do espectro conhecido, ou arbitrado.
O diagrama de irradiação nada mais é do que o mapeamento prático/teórico da distribuição de energia irradiada, levando em conta o campo tridimensional (E e H simultaneamente).
Existem diversas maneiras de levantá-lo, algumas mais simples outras mais trabalhosas, portanto vale aqui o princípio científico da Navalha de Ocam, onde se um ou mais sistemas de análise chegarem ao mesmo resultado, sempre valerá o mais simples, isto é aquele menos trabalhoso.
Para levantar-se o diagrama de irradiação, deve-se tomá-lo a partir de uma distância e localização onde não seja possível a interferência de elementos estranhos ao meio onde se encontram a antena de prova e a antena de teste.
Normalmente levanta-se o diagrama à separações entre antenas de prova e teste não inferiores a dez vezes ao comprimento de onda da freqüência de teste, por exemplo, se estamos levantando um sistema que opera no comprimento de onda de quarenta metros, deve-se tomar as medições no mínimo à quatrocentos metros de distância.
DIAGRAMA DE IRRADIAÇÃO:
Para levantar-se o diagrama de irradiação de uma antena, devem ser usados alguns procedimentos básicos.Em primeiro lugar, deve-se ter uma antena de prova, e uma antena de teste.
Deixa-se a antena de teste a uma distância confiável da antena de prova, de forma a não haver interação de sinais entre elas e o meio circundante.
Três passos devem se seguidos, após tomadas todas as precauções acima.
1- Gira-se a antena sob teste de forma a descrever um, círculo
2- A intervalos regulares, a cada dez graus por exemplo, toma-se a medida do campo irradiado de forma a obter-se um gráfico.
3- Os valores devem ser anotados ou em valores absolutos, ou em valores relativos ao seu máximo.
As medidas e características servem tanto para transmissão quanto para a recepção, obedecendo a lei da reciprocidade.
Na resultante da experiência acima temos o que se chama diagrama de irradiação do campo da antena, e por conseqüência torna-se mister em suas especificações se tratamos de campo ou de potência, se a polarização é vertical , ou horizontal, e o principal, o levantamento, sempre que possível deve ser executado em 360 graus.