Tx / Rx......315 Mhz e 433Mhz....?

[albertorcneto]

Ola, MOR_AL.

Desculpe a demora. Entre outras coisas, estava relembrando o assunto para nao "falar bobagem". Estava procurando minhas anotacoes da aula de antenas mas deixei na casa da minha mae. Bom, antenas eh um assunto complicado mesmo pra especialistas com anos e anos de pratica, quem dira pra mim.

Na verdade, a analise que voce fez de que a parte imaginaria (reativa) da impedancia da antena nao eh "ruim" como eh "ruim" a impedancia reativa no caso da correcao de fator de potencia. Essa parte reativa simplesmente existe e faz parte do modo como a antena cria o perfil radiacao. Essa parte reativa representa somente um atraso ou adiantamento do campo eletrico em relacao ao magnetico. Mas, como voce mesmo disse, para que a coisa funcione legal, eh necessario o casamento de impedancia. Isso significa tambem compensar a parte reativa da antena.

Porque casar impedancia no caso de propagacao entao?

Porque existe a questao de onda estacionaria. Quanto voce liga um amplificador em uma antena ou linha de transmissao que nao estao com impedancia casadas, existe uma parte da onda que retorna que, combinada com a onda que esta indo, pode chegar ao dobro da tensao transmitida. Por exemplo, um amplificador que acaba de ser ligado e transmite 100V por uma linha de transmissao descasada, pode receber de volta uma onda de 200V "na cara", o que pode fazer com que ele queime.

Porque a antena irradia entao?

Porque a contribuicao do campo eletrico criada por cada carga em um determinado instante em um determinado ponto de uma esfera virtual que circunda a antena pode ser somada ou subtraida da contribuicao do campo eletrico criada por outra carga. Se voce soma a contribuicao de todas as cargas em cada ponto da esfera virtual que circunda a antena, isso cria o perfil de radiacao dela. No wikipedia alemao tem umas figuras que ajudam a entender isso. Vou tentar colocar elas aqui.



Para ajudar a calcular um enlace, vai uma formula resumindo propagacao:

Atenuacao do sinal [dB] = 92 dB + 10log(Distancia [Km]) + 10log(Frequencia [MHz]) + Ganho da antena transmissora [dB] + Ganho da antena receptora [dB] + Margem de seguranca [dB]

Potencia transmitida [dBm] - Atenuacao do sinal [dB] > Sensibilidade do Receptor [dBm]

Entao, quanto maior a frequencia, maior a atenuacao. Isso significa que menores frequencias normalmente atingem maiores distancias. Mas isso depende de uma serie de fatores, como o EvandroPic disse bem.

A questao do cabo, cabos maiores e tudo isso eh "lenda antiga". Antiga porque antigamente nao se preocupava ou nao se entendia bem o processo todo. Mas, em sistemas melhor desenhados, com casamento de impedancia do inicio ao fim, o comprimento do cabo ou qualquer outra coisa nao importa (pelo menos para a transferencia de potencia). Aumentando o comprimento do fio (e da antena) o que muda eh o perfil de radiacao. Isso significa que em alguns pontos a antena ate melhora, mas em outros ela piora.

Quisera eu poder montar uma mini apostila, como voce faz normalmente, para explicar mais sobre o assunto. Infelizmente estou com um projeto que esta atrasado e que ainda vai ter que ser adiantado, nao sei como!

Mas, se tiver qualquer duvida, voce ou qualquer um, fico feliz em responder (essa eh uma area que eu gosto muito).

RobL,

A equacao que voce colocou de E=hf representa a energia do photon de uma onda eletromagnetica, nao da onda eletromagnetica em si. A energia geralmente eh medida em W/m^2 e nao tem a ver com a frequencia. Mas a ideia que voce deu da antena Yagi eh uma boa para melhorar a recepcao.

Caro Albertorcneto.
Primeiramente toda postagem esclarecedora é bem-vinda.
Não sou especialista em antenas e propagação, apenas tenho conhecimento de alguns conceitos básicos. Por esta razão gostaria de discuti-los com você para que eu possa aprender mais sobre o assunto.

Meus conceitos são os seguintes:
A finalidade da antena é de converter, de modo eficiente, a energia de radiofreqüência (RF), proveniente da fonte de RF, em energia eletromagnética de irradiação para o meio (ar, vácuo, etc). Até aí tudo bem.

Restringindo ao caso em que a energia da fonte de RF esteja concentrada em apenas uma frequência (caso dos 433MHz), a melhor característica da antena é a ressonante. Sua principal característica é a de possuir apenas a componente resistiva da impedância. Com isso a impedância cai ao seu mínimo, ocorrendo maior transferência de energia para o meio.
Nos casos em que a fonte de RF puder gerar diversas freqüências (diversas portadoras), não se deve utilizar as antenas ressonantes, uma vez que ela é ressonante para apenas uma frequência (sua portadora e a(s) faixa(s) lateral(is)). Para as outras freqüências a antena seria reativa, reduzindo a capacidade de maior (não máxima) transferência de energia.
Por outro lado, a fonte de RF pode não se encontrar próxima à antena. Neste caso usa-se algum meio para transferir a energia de RF da fonte para a antena (cabos coaxiais, por exemplo). Ocorre que estes cabos possuem sua “impedância característica”, que nem sempre é de valor ideal. O que se costuma fazer é colocar um cabo com uma “impedância característica” que vale a média geométrica das impedâncias da antena e da fonte de RF.
Como é sabido, a tensão e a corrente de RF (valores instantâneos) não são as mesmas ao longo do cabo. O comprimento do cabo também é importante. Se o comprimento do cabo não for o correto, pode apresentar não apenas a “impedância característica”, mas também uma parte reativa. Esta parte reativa aumenta a impedância do cabo, reduzindo a transferência de energia para a antena e, consequentemente, para o meio. Outro inconveniente deste fato é que parte da energia gerada pela fonte de RF retorna a ela, sendo dissipada sob a forma de calor. As vezes ocorre a queima dos estágios de saída da fonte de RF.
Por este motivo, ou pelo fato de que a impedância da fonte de RF poder não ser totalmente resistiva, se faz necessário a inclusão de uma reatância negativa à reatância existente, cancelando ambas e restando apenas a resistiva.
Outro detalhe é que o comprimento físico de uma antena pode não ser igual ao comprimento elétrico na mesma. Uma antena com medida de 1/4 de comprimento onda, pode corresponder a um valor diferente de 1/4 de comprimento de onda elétrico. Neste caso a antena teria um componente reativo. Para minimizar tal inconveniente, pode-se alterar o comprimento físico da antena até obter-se um máximo na energia irradiada. Outra opção seria a de se incluir a tal carga reativa contrária à existente.
Repare que não estou mais me referindo ao "casamento de impedâncias" e sim à transferência de energia. A "maximização da transferência de energia" resulta em "casamento de impedância".
Imagino que você tenha considerado estes fatos quando incluiu a parte reativa (43i) na impedância da antena de 1/4 de onda. Caso haja outra explicação, ficaria grato se você a apresentasse. É sempre bom aprender um pouco mais.

Abraços.

MOR_AL

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[MOR_AL]

Olá Albertorcneto.

Antenas e Propagação.
O assunto é interessante e sua teoria é difícil. Lembro-me, de que durante a minha graduação, esta era uma das matérias com a teoria mais complexa do curso. Havia equipamentos caríssimos no laboratório, mas era difícil poder irradiar qualquer coisa no "ar", pois era época da ditadura e você tinha que pedir permissão para tudo. Hoje também é assim, mas a prática é outra, haja visto as interferências das "rádios piratas", sem maiores consequências.
Hoje, com a proliferação dos produtos com pequenas potências, o assunto ocupou o seu devido lugar. Portanto, quanto mais informações forem apresentadas, mais nos beneficiaremos.
Em tempo.
Observe que no seu desenho animado, o circuito LC (sintonizado na frequência da portadora) o capacitor se "transforma" na antena. A tensão está defasada da corrente 90 graus elétricos. A atenuação dos campos elétrico e magnético ocorre no ar. Ela representa uma carga resistiva. Acredito que usamos "linguagens" diferentes para representar o mesmo fenômeno.
Abraço.
MOR_AL

[RobL]

Está certo foi uma aplicação errada, inadequada.
Queria dizer, com o exemplo, que a eficiência na conversão é função da frequencia e apliquei a idéia errada, como ilustração.

Acrescentando:
1- No vácuo não há perdas. No exemplo acima havia considerado o vácuo.

2- O Eletromagnetismo, não é difícil. Difícil são aplicações, por envolver um conjunto de definições sintetizadas nas equações de Maxwell que, por sua vez, envolvem situações de contorno que quase sempre levam a soluções não conhecidas. Por isso simplificar contornos é o melhor caminho, para uma aproximação, o que sempre pesa nos resultados práticos.
Daí, irradiação está mais para o prático do que para o teórico, especialmente para quem brinca com antenas.

3- Caminho mais simples para "explicar" verificar ondas eletromagnéticas.

Por que há irradiação?
Toda variação de um campo elétrico induz no espaço um magnético e vice versa.
Seja por uma antena ou por uma carga acelerada, mesmo com movimento qualquer, por exemplo senoidal, se explica melhor pelo colapso dos campos, devido a constância da velocidade da luz.
Quando a frequência é baixa, tanto o campo elétrico / magnético gerado pela carga, consegue retornar à fonte (acompanhar a mesma). Quando a variação (frequencia) é muito grande, os campos gerados no espaço não conseguem retornar "acompanhar" sua fonte e se perdem no espaço, ou seja, em sua forma eletromagnética (curiosamente devido à velocidade da luz ser constante e não conseguir retornar a tempo de acompanhar a fonte).
Exemplo prático:
Se movimentarmos um imã, no espaço, vamos gerar campos elétricos no espaço.
Sempre mostrei a existência desse campo elétrico "mágico" mas não "invisível", com uma experiência simples (frequencia extremamente baixa).
Colocava um anel de alumínio (lembrando que é não ferromagnético) pendurado por linha de costura. Portanto um imã não exerce atração sobre o anel.
Movendo um imã de autofalante próximo ao anel, fazia o mesmo acompanhar o ímã, o qual era movimentado lentamente próximo ao anel. O campo elétrico criado pelo movimento do imã, induzia uma corrente elétrica no anel. A corrente elétrica no anel gerava um campo magnético com polo contrário ao do imã. É como se o anel de alumínio se transformasse em imã!!! Isso mostrava que só é possível se um campo elétrico estivesse acontecendo no espaço onde estava o anel de alumínio.
Este campo só acontece com variação do campo magnético. Se parar o imã, não há mais atração do anel de alumínio.
Para irradiar ondas é só ser suficiente rápido a ponto dos campos que foram criados e já afastados, não consigam retornar à fonte, devido se movimentar à velocidade da luz que é contante, havendo um colapso do mesmo e continuam no espaço, variando entre elétrico e magnético caminhando à velocidade da luz. De outra forma, variação do campo elétrico gera uma variação do campo magnético e vice versa.

Daí o por que da eficiênica da irradiação de ondas eletromagnéticas ser função da frequencia. Como todos verificam pouco se perde em irradiação com 60Hz mas com f mais alta, pode a energia ser praticamente toda irradiada, mesmo quando não se quer isso.

Ficou grande e chato mas se ajudar já valeu.

[Budzinski]

Esse assunto é muito legal...

Cade o Rogério Brasiliense???

Aparece aí, você é craque nesse assunto.

Abraço,
Vicente.

[albertorcneto]

Gostei da experiencia. Nunca tinha pensado nisso.

Exemplo prático:
Se movimentarmos um imã, no espaço, vamos gerar campos elétricos no espaço.
Sempre mostrei a existência desse campo elétrico "mágico" mas não "invisível", com uma experiência simples (frequencia extremamente baixa).
Colocava um anel de alumínio (lembrando que é não ferromagnético) pendurado por linha de costura. Portanto um imã não exerce atração sobre o anel.
Movendo um imã de autofalante próximo ao anel, fazia o mesmo acompanhar o ímã, o qual era movimentado lentamente próximo ao anel. O campo elétrico criado pelo movimento do imã, induzia uma corrente elétrica no anel. A corrente elétrica no anel gerava um campo magnético com polo contrário ao do imã. É como se o anel de alumínio se transformasse em imã!!! Isso mostrava que só é possível se um campo elétrico estivesse acontecendo no espaço onde estava o anel de alumínio.
Este campo só acontece com variação do campo magnético. Se parar o imã, não há mais atração do anel de alumínio.
Para irradiar ondas é só ser suficiente rápido a ponto dos campos que foram criados e já afastados, não consigam retornar à fonte, devido se movimentar à velocidade da luz que é contante, havendo um colapso do mesmo e continuam no espaço, variando entre elétrico e magnético caminhando à velocidade da luz. De outra forma, variação do campo elétrico gera uma variação do campo magnético e vice versa.