INSTALAÇÃO DE ANTENAS

INSTALAÇÃO DE ANTENAS

Altura das Antenas

A altura é a distância entre o solo e a antena, entende-se como solo o plano terra mais próximo da antena que pode ser a própria terra, um telhado ou estrutura de cobertura, árvores e ainda outras antenas.

Alturas recomendadas

O plano terra influência na impedância e principalmente no ângulo de irradiação de antena de qualquer modelo: dipolo, direcional e até nas verticais.

Antenas Instaladas em alturas acima de UM comprimento de onda se comportam exatamente como as especificações e gráficos encontradas nos vários compêndios existentes sobre antenas. O comportamento de antenas de HF, grandes, é o mesmo que nas de UHF, antenas pequenas, respeitadas as devidas proporções. Aliás as especificações técnicas e de laboratório das antenas de HF de baixa freqüência são feitas através de protótipos em escala.

Quando instalada a pouca altura, menos que MEIA onda da freqüência usada, a antena passa a sofrer interferências alterando suas características. Isto não quer dizer que não funcionam. Ás vezes funcionam até muito bem. Quando ouvimos um colega dizer que a antena dipolo de 40m dele está a dois metros do telhado e ele ouve e fala com todo mundo, não há motivo para não acreditar.

Explicação: Uma antena dipolo de meia onda (2 x 1/4) deve apresentar uma impedância entre 50/75 ohms. A variação do comprimento do fio da antena e a sua espessura faz a impedância subir ou baixar. A proximidade da antena ao plano terra provoca o mesmo fenômeno. Assim sendo se a antena foi ajustada no local para o melhor rendimento é bem provável que isto tenha acontecido. Isto é, a antena está oscilando numa freqüência cuja impedância coincidiu com a do transmissor.

Quando voce mede a estacionária de uma antena próxima ao telhado e ela está alta, significa que voce está lendo na realidade a reflexão do telhado próximo para a própria antena. Para verificar se isto é real faça a medição com potência reduzida, menos de 1 watt, deverá dar uma leitura diferente (menor) daquela com maior potência. Além desta explicação temos ainda a linha de alimentação a considerar, o cabo coaxial não deve oscilar nem emitir, entretanto a sua capacitância deve ser considerada.

TERMOS E MEDIDAS AQUI UTILIZADAS

Angulo de Irradiação = Direção em que o lóbulo da antena é mais forte.

Angulo Médio = Angulo de media potência = Abertura do lóbulo de Irradiação.

Decibel (dB) = Medida comparativa de proporção geométrica.

R.O.E. = Relação de Ondas Estacionárias = É a relação medida da RF que saindo do transmissor volta novamente a ele em virtude do descasamento entre a impedância da antena e do transmissor. Indicada também pela relação entre a tensão (voltagem) e carga (amperes) no ponto em que a linha de alimentação, se liga na antena, neste ponto a tensão deverá ser igual a zero e a corrente deverá o máximo. A tensão e a corrente se distribuem na antena proporcionalmente ao inverso, nas extremidades a tensão é a máxima e a corrente a mínima.

Exemplo: Impedância do transmissor=50 ohms, Impedância da Antena=50 ohms, R.O.E.=1/1. O cabo coaxial no caso deverá ser de 50 ohms. Qualquer alteração da impedância de um dos componentes provocará um desequilíbrio do sistema alterando esta relação.

Impedância é o mesmo que resistência ohmica em determinada freqüência.

Hertz é o mesmo que ciclos por segundo.

Uma antena é um transformador em aberto emitindo radiofreqüência.

A parte central da antena onde a corrente é maior é onde gera maior sinal. O mesmo principio da antena de transmissão se aplica as antenas de recepção.

QUAL É A MELHOR ANTENA

É aquela que funciona…  Qual o seu objetivo como radioamador ?

Participar de rodadas em HF (40 metros), fazer DX, falar com o mundo… Falar através de repetidora em VHF… Para cada finalidade existe uma antena adequada… E qual é ela ?

VHF E UHF

Vamos começar pelo VHF – 2 metros e UHF – 70 centímetros

As estações repetidoras trabalham com antenas omnidirecionais verticais, portanto se voce vai falar através das repetidoras utilize antenas verticais ou antenas direcionais posicionadas na vertical.

As antenas verticais tipo pé de galinha, com 1/4 de onda na haste vertical e 3 ou quatro radiais de terra inclinados a 45 graus ou retos a 90 graus, tem um lóbulo de irradiação no plano vertical entre 60 e 90 graus e tem ganho de 0.3dBi.

As antenas verticais de 5/8 de onda tem um lóbulo de irradiação no plano vertical entre 40 e 60 graus e tem um ganho de 2,1 dBi.

As antenas verticais com 2 x 5/8 de onda tem lóbulo entre 20 e 40 graus.

As antenas verticais com 3 x 5/8 de onda tem lóbulo entre 15 e 30 graus.

As antenas com maior numero de elementos ficam sempre abaixo dos 15 graus.

As antenas não amplificam o sinal, elas o condicionam, como se fossem refletores colocados ao redor de uma lâmpada acesa melhorando a iluminação de um lado porém escurecendo do outro lado.

Antenas direcionais tipo yagi com muitos elementos são indicadas para contatos ponto a ponto “uma vendo a outra”. Nas freqüências de VHF e UHF não existe propagação. Ou melhor, propagação esporádica através de aurora boreal e outros fenômenos da natureza é coisa rara e muito disputada pelos dxistas.

HF (até 30 MHz)

O comprimento de uma onda em metros se calcula dividindo 300.000 pela freqüência em KHz, (300.000 quilômetros por segundo é a velocidade da luz). Uma antena dipolo de meia onda para 3.800 KHz (80 metros) deverá ter 2 x 20 = 40 metros.

Nota: Quando falamos em OHMS, VOLT, AMPERE, HERTZ, JOULE e muitos outros, estamos falando de pessoas que descobriram ou criaram formulas e medidas que levam o seu nome e servem de base à tecnologia moderna.

Usa-se normalmente uma antena de meia onda na faixa de HF por causa do tamanho. O principio de que quanto maior a antena maior a sua eficiência é válido, entretanto, a que se levar em consideração os demais fatores como: espaço livre, altura livre, sistema de fixação, casamento de impedância com o transmissor e espessura do condutor, etc.

Um dipolo de onda completa terá uma resistência de 300 ohms, se ligada diretamente a um transmissor de 50/75 ohms a relação será no mínimo de 4 para 1, um casador de impedância será necessário. Um dipolo deverá estar a uma altura de no mínimo meia onda para que sua resistência seja a nominal, a proximidade da terra ou outros elementos, como nas antenas direcionais os próprios elementos diretor e refletor altera a sua impedância.

Esclarecendo: a impedância de uma antena é a resistência em ohms na freqüência de ressonância da antena, medir com impedâncimetro, ohmímetros de corrente continua não servem.

Antenas dipolo para 80, 40 e 30 metros são as mais utilizadas.

Para as faixas de 20, 17 e 15 metros antenas direcionais de 3 elementos são aconselháveis.

Para as faixas de 12, 11 e 10 metros em operação normal podem ser utilizadas antenas verticais de 5/8 de onda com ótimos resultados, antenas direcionais com 5 ou mais elementos com rotor de direção para os dxistas.

Princípio válido, nunca instale uma antena direcional sem o rotor, é pior que uma vertical.

Antena Isotrópica

É uma antena que existe apenas para efeito de cálculo e se existisse se pareceria com uma esfera suspensa no ar irradiando para todas as direções.

Uma antena vertical irradia ao redor da sua haste vertical, a irradiação nas suas extremidades não existe e a potência que chega a antena sendo a mesma, a irradiação nas laterais será aumentada de +0,3 dBi.

Na antena dipolo de meia onda (2 x 1/4) a irradiação será nas laterais que também acumularão a irradiação não

gerada nas extremidades passando a ter um ganho de 2,14 dBi.

Para efeito de cálculo hoje se recomenda sempre como unidade de referência seja dada em dBi.

Para efeito comparativo utiliza-se como referencia a antena básica, ou seja: nas antenas direcionais o ganho é dado sobre o dipolo de meia onda=0 dBd, Uma antena direcional de 3 elementos tem 8 dBd, o que significa que ela tem 8 decibel de ganho sobre o dipolo.

O dipolo de meia onda (2 x 1/4) de 0 dBd tem ganho unitário, isto é, transmite a mesma potência que recebe do transmissor.

Nas antenas verticais utiliza-se como referência a antena de 1/4 de onda com 3 ou 4 radiais que fazem o plano terra. Assim sendo uma antena de 1 x 5/8 de onda, cujo tamanho físico é de 2 x 1/4 de onda terá 3 dB de ganho sobre a vertical de 1/4 de onda.

Uma antena de 2 x 5/8 de onda terá ganho de 6 dB, já uma antena com 3 x 5/8 de onda terá apenas 7 dB sobre a vertical de 1/4 de onda.

BALANCEADORES - BALUN

Nas antenas dipolos de HF (2 a 30 MHz) o emprego de balanceadores (balun) é recomendado quando a antena pode sofrer alguma interferência de algum obstáculo próximo ou está inclinada em relação ao solo (caso das V invertidas).

O balanceador como seu nome indica, iguala o lóbulo irradiante fazendo com que as tensões se encaminhem para as extremidades da antena, curto circuita o cabo eliminando qualquer oscilação no mesmo reduzindo os espúrios. É como se o chassis do rádio fosse prolongado até a antena.

Nas antenas direcionais tipo Yagi, como os elementos são sintonizados em relação ao dipolo a única função do balun é evitar que o cabo coaxial irradie As perdas inseridas pelo balun nunca ultrapassam 0.5dB. Existe balun com relação 1:1 50/50 ohms e 4:1 200/50 ohms, feitos com núcleo de ferrite ou cabo coaxial.

ACOPLADORES MANUAIS

Acopladores de Antenas são utilizados quando se deseja operar em várias freqüências com uma antena de uma só freqüência, isto é, Você tem um dipolo para 40 metros e deseja operar nos 80, nos 20, etc.

Os acopladores na maioria das vezes são construídos com uma bobina cujo comprimento e número de espiras pode ser modificado por meio de uma manivela e um capacitor (condensador) variável.

Os valores são de acordo com a freqüência que se deseja trabalhar. O acoplador adapta a impedância da antena a do transmissor, isto é, o rádio passa “ver” uma carga igual a sua impedância de saída e funciona sem qualquer problema. Porém o descasamento que havia antes continuará a haver depois do acoplador e a antena que estava fora da ressonância ideal continuará fora e perderá rendimento, apesar do transmissor mostrar que tudo está ótimo.

ACOPLADORES AUTOMÁTICOS

Construídos com resistores blindados não irradiantes, cobrem uma ampla gama de freqüências com Relação de Ondas Estacionarias menor que 1,5/1. Um inductor de ferrite divide a potência entre os resistores e a antena de forma que o transmissor sempre “enxerga” 50 ohms.

O rendimento deste acoplador é muito baixo e de conformidade com o comprimentos da antena chegando a menos 3 dB quando comparado a um dipolo normal. A grande vantagem está na proteção do equipamento e a cobertura da faixa de HF toda.

O limite de potência do automatch é de 100 watts em SSB.

BOBINAS DE CORTE DE FREQÜÊNCIA

Bobinas de Corte de Freqüência (traps) são elementos construídos baseados no principio L x C, onde L significa o comprimento do fio e diâmetro das espiras, a impedância e C significa a separação entre as espiras e diâmetro das espiras, a capacitância. Entra também neste cálculo o comprimento das pernas de cada lado das bobinas formando a antena. Estes traps (armadilhas) cortam na freqüência da sua ressonância, freqüência em que estão oscilando, toda a radiofreqüência não deixando passar por elas as freqüências superiores. Por exemplo: um trap sintonizado em 21 MHz (15m) não deixará passar freqüências de 27 ou 28MHz (11m e 10m), passando entretanto todas as freqüências inferiores: 14 MHz (20m), 7 MHz (40m).

Baseados nestes princípios são construídas as antenas multifrequência para 10, 15, 20 e 40 metros.Quanto maior a qualidade destes traps melhor o seu desempenho, até o ponto de que se pode pegar na parte depois do trap em que ele está oscilando sem alterar as características da antena.

BOBINAS DE CARGA

Para encurtamento de antenas.

Bobinas de Carga são construídas com fio enrolado sobre uma forma isolante. O diâmetro desta forma, a bitola do fio e a separação das espiras é que vão determinar quanto a antena será encurtada. Para efeito de cálculo de rendimento de uma antena encurtada usa-se o seguinte principio: a perda de uma antena encurtada será proporcional ao quadrado do seu encurtamento.

Todas as regras tem exceção. As antenas móveis por exemplo que utilizam bobinas de carga, encurtando as antenas até 5 vezes o seu comprimento e trabalham muito bem.

Neste caso temos de levar em consideração o segundo lado da antena: O Veículo. Ele representa o outro lado da antena e como está sobre pneus, isolado da terra atua como uma perna da antena aumentando o seu rendimento em determinada direção.

TERRA DE PROTEÇÃO

Todas as partes metálicas de um sistema de rádio transmissão não vivas devem ser conectadas a terra, este é o principio básico.

Carcaças e caixas de equipamentos, torres, mastros e até antenas quando ligadas a terra fazem com que a corrente elétrica provocada por uma falha do sistema se descarregue a terra protegendo o operador.

Um terra de proteção eficiente não deverá ter conexões soldadas a estanho. O condutor deverá ser da mesma bitola do condutor de força ou um número maior e deverá estar firmemente preso a ferragens, paredes, etc.

Um eletrodo de terra de boa qualidade pode ser feito no quintal usando-se um tubo de aço galvanizado (cano dágua) de 3/4″ x 2metros enfiado no solo a marreta ligando nele o condutor de terra, geralmente cabo número 4 AWG com parafusos e conector de pressão. Nunca ligue o seu terra de proteção a cabos de descida de pára-raios, terra de elevadores ou neutro da rede elétrica. Nos prédios modernos existem sistemas de terra que acompanham a rede elétrica e fazem o terceiro pino das tomadas.

Para testar sistemas de terra existem instrumentos geradores de tensão de até 1000 volts medindo a resistência ohmica que deverá estar abaixo de 2/3 ohms.

PÁRA-RAIOS

Para uma antena dar o melhor rendimento deverá esta livre de qualquer obstáculo próximo, uma antena vertical ou direcional ao lado do pára-raios, menos que o comprimento de uma onda, poderá ser afetada tanto na sua impedância (ROE) como no seu lóbulo de irradiação.

Isto não quer dizer que ela não funcione.

A instalação de pára-raios sobre o mastro da antena direcional, uma prática bastante usada pelos radioamadores não é recomendada, pois para que a antena gire será necessário uma folga nos condutores de terra ao passar pelo rotor e isto não é recomendado pelas normas.

Qual a proteção dada pelo pára-raios?

Um raio tem potência de milhões de volts e não pode ser controlado uma vez provocado. O campo magnético formado pelo raio pode ser tão intenso que tudo que estiver ao seu redor a metros de distância será atingido.  

A função de proteção oferecida pelo pára-raios é a dissipação da camada de ozônio existente no ar, caminho preferido pela corrente descarregada pelo raio. Cargas estáticas produzidas pelo vento e que provocam a criação do ozônio são dissipadas pelos pára-raios descarregando através do condutor de terra. 

Nos conectores dos cabos coaxiais de descida das antena pode se observar pequenas faíscas provocadas pela descargas estáticas produzidas pelo vento na antena, isto só não acontece com antenas tipo “DC ground” ligadas a terra e que estejam aterradas. 

Teoricamente podemos dizer que as antenas dos radioamadores quando bem instaladas em mastros e torres ligadas a terra aumentam a proteção contra os raios

http://www.pp5cl.com.br/antena.htm