continuação...
Mais uma vez, este grupo de amigos não podia faltar 😃 na IberRadio!
Acho que nunca vimos a Feira tão participada, não se rompia! Parabéns IberRadio e, até para o ano!
Durante muitos anos quando, não havia internet e os livros eram poucos e caros (o meu Manual de Antenas do R. Piat custou 2 semanas de almoços, com água!). o conhecimento era transmitido pelos mais velhos de viva-voz se moravam perto ou por carta, com esquemas e descrições, se distantes. Foi assim que construi a primeira Slim-Jim, esquema enviado, por correio, pelo FC Judd e treinei para o exame de telegrafia, com umas fotocópias e uma gravação em cassete, enviada por um colega da Irlanda.
Não havia um
mercado de antenas para radioamador (fui a Lisboa comprar a minha primeira
antena, uma GP marítima de fibra de vidro usada nos navios, porque para
radioamador não havia) e, cada um, tinha de suprir as suas necessidades
construindo a antena de que necessitava, o mais comum, com fio de cobre usado
nas instalações elétricas.
Hoje na “era da comunicação” há muitas fontes (haja vontade!), desde as publicações (e discussão) nas redes sociais, livros e revistas e, presentemente, a AI-Inteligência Artificial cujo nível de conhecimento, inquestionavelmente, supera o conhecimento teórico de qualquer ex-aluno das engenharias!
Vem isto a
propósito de umas quantas afirmações que ouvi transmitir a novos radioamadores,
sugerindo o uso de antenas “não
ressonantes” (p. ex. um fio de comprimento aleatório com a ajuda de um AT-sintonizador
de antena) desvalorizando as “antenas ressonantes” (claro, as teorias não constroem antenas, é preciso investigação,
conhecimento e experimentação!).
Não vá alguém pensar que os fabricantes/comerciantes são uns ladrões e que, em vez de antenas bastava venderem simples “varas de aluminio” ou rolos de fio, não me conformando com o que ouvi e porque opiniões há muitas (!), recorri às bases de dados da AI/IA-Inteligência Artificial que devolveu os conceitos abaixo.
Basta fazer perguntas!
Sirvam-se!
Antenas
ressonantes vs. não ressonantes
O funcionamento das antenas ressonantes foi
primeiramente compreendido pelo físico alemão Heinrich Hertz. Em 1888,
Hertz realizou experiências pioneiras que demonstraram a existência de ondas
eletromagnéticas, previstas pela teoria eletromagnética de James Clerk Maxwell.
Essas experiências incluiam o uso de antenas dipolo, que são um tipo de antena
ressonante.
A distinção entre antenas ressonantes e não
ressonantes começou a ser explorada mais profundamente no início do século XX,
à medida que a tecnologia de rádio e telecomunicações avançava. A necessidade
de entender melhor o comportamento das antenas em diferentes frequências levou
os engenheiros e cientistas a investigar como as antenas ressonantes, que
operam eficientemente em frequências específicas, diferem das antenas não
ressonantes, que podem operar numa faixa mais ampla de frequências, sob compromisso e com
menor eficiência.
Essas investigações foram impulsionadas pelo desenvolvimento de sistemas de
comunicação mais complexos e pela necessidade de otimizar a transmissão e receção
de sinais de rádio.
A teoria das antenas evoluiu significativamente durante esse período, com
contribuições importantes de cientistas como Guglielmo Marconi e Nikola Tesla.
A história e evolução das antenas ressonantes e não
ressonantes refletem o desenvolvimento da tecnologia de comunicação ao longo do
tempo.
Antenas ressonantes
As antenas ressonantes, como os dipolos, foram
fundamentais nas primeiras experiências de rádio. Heinrich Hertz, no final do século XIX, demonstrou a existência de ondas
eletromagnéticas usando antenas ressonantes. Essas antenas são
projetadas para operar eficientemente em frequências específicas, o que as
torna ideais para aplicações onde a precisão e a eficiência são cruciais, como
em transmissões de rádio e televisão.
Antenas Não Ressonantes
As antenas não ressonantes, por outro lado, surgiram
como uma solução para a necessidade de operar numa ampla gama de frequências, principalmente, em situações de mobilidade.
Elas são menos eficientes em termos de ganho e diretividade, mas oferecem maior
flexibilidade. Um exemplo clássico é a antena T2FD (Tilted Terminated Folded Dipole),
desenvolvida durante a Segunda Guerra Mundial para comunicações militares, onde
a capacidade de operar em múltiplas frequências era vital.
Evolução e Aplicações
Com o avanço da tecnologia, a dicotomia entre antenas
ressonantes e não ressonantes tornou-se mais pronunciada. As antenas
ressonantes continuam a ser usadas em aplicações onde a eficiência é crucial,
como em estações de transmissão de rádio e televisão. As antenas não ressonantes, por sua vez, são utilizadas em comunicações
móveis e sistemas de radar, onde a capacidade de operar em várias frequências é
mais importante do que a eficiência máxima numa única frequência.
Conclusão
A escolha entre antenas ressonantes e não ressonantes depende das
necessidades específicas de cada aplicação. Enquanto as antenas ressonantes
oferecem alta eficiência em frequências específicas, as não ressonantes
proporcionam flexibilidade e capacidade de operar em uma ampla gama de
frequências, porém, com necessidade de ajuste de sintonia sempre que se afasta
da frequência sintonizada.
Uma antena não ressonante sempre necessita de um
adaptador de impedância para funcionar de maneira eficiente. Isso ocorre porque
a impedância da antena varia significativamente com a frequência, e um
adaptador de impedância ajuda a garantir que a máxima quantidade de energia
seja transferida entre a antena e o transmissor.
Sem um adaptador de impedância, a desadaptação resulta em perda de sinal,
menor eficiência e possíveis danos ao equipamento de transmissão.
A inserção de um sintonizador ou adaptador de
impedância num sistema de 50 Ohms pode provocar perdas de potência, conhecidas
como perdas de inserção. Essas perdas ocorrem devido à resistência interna e outras
características do adaptador que podem dissipar parte da energia do sinal.
No entanto, essas perdas são geralmente pequenas em
comparação com as perdas devido a uma desadaptação de impedância. A desadaptação pode causar reflexões de sinal significativas, resultando
numa perda de potência muito maior e possível distorção do sinal.
Portanto, o uso de um adaptador de impedância é
essencial para garantir uma transferência eficiente de energia entre o
transmissor, o cabo coaxial e a antena, minimizando as perdas totais no
sistema.
Minimizar as perdas de potência ao usar um sintonizador
ou adaptador de impedância num sistema de 50 Ohms envolve alguns conhecimentos,
práticas e considerações importantes:
1. Escolha de Componentes de Alta Qualidade
Utilize adaptadores e sintonizadores de alta qualidade,
projetados para minimizar perdas de inserção. Componentes de qualidade inferior
podem introduzir perdas adicionais.
2. Impedância Correta
Certifique-se de que o adaptador de impedância está
corretamente ajustado para a impedância do sistema (50 Ohms). Uma
correspondência precisa reduz as reflexões de sinal e melhora a eficiência.
3. Cabo Coaxial de Baixa Perda
Use cabos coaxiais de baixa perda, especialmente em
frequências mais altas. Cabos de alta qualidade com menor atenuação ajudam a
preservar a potência do sinal.
4. Conexões Firmes e de Baixa Resistência
Garanta que todas as conexões sejam firmes e de baixa
resistência. Conexões frouxas ou oxidadas podem introduzir perdas adicionais.
5. Minimização de Comprimento de Cabos
Mantenha os cabos coaxiais o mais curtos possível.
Cabos mais longos introduzem mais perdas devido à atenuação ao longo do
comprimento do cabo.
6. Uso de Adaptadores de Baixa Perda
Escolha adaptadores de impedância que sejam
especificamente projetados para ter perdas mínimas. Alguns adaptadores são
otimizados para diferentes faixas de frequência e podem oferecer melhor
desempenho.
7. Manutenção Regular
Realize manutenção regular no sistema para garantir
que todos os componentes estejam em boas condições. Substitua cabos e
conectores desgastados ou danificados.
8. Ajuste Preciso do Sintonizador
Ajuste o sintonizador de impedância com precisão para a frequência de
operação desejada. Um ajuste preciso minimiza as perdas de inserção e maximiza
a transferência de potência.
9. Uso de Ferramentas de Medição
Utilize ferramentas de medição, como analisadores de espectro e medidores
de potência, para verificar a eficiência do sistema e identificar quaisquer
fontes de perda.
Seguindo essas práticas, você pode minimizar as perdas de potência e
garantir uma operação mais eficiente do seu sistema de comunicação.
Para calcular a diferença de potência irradiada entre
uma antena ressonante e uma antena não ressonante com um SWR (Standing Wave
Ratio) de 3.1, precisamos entender como o SWR afeta a eficiência da antena.
Cálculo da Potência Irradiada
1.
Antena
Ressonante:
o Uma antena ressonante bem ajustada terá um SWR próximo de 1:1, o que
significa que quase toda a potência do transmissor é irradiada pela antena.
o Para um sinal de 100W, a potência irradiada será aproximadamente 100W.
2.
Antena Não
Ressonante com SWR de 3.1:
o Um SWR de 3.1 indica que há uma desadaptação significativa entre a antena e
a linha de transmissão.
o A fórmula para calcular a perda de potência devido ao SWR é:
Perda de Potência (dB)=10log10(1+SWR24⋅SWR)Perda de Potência (dB)=10log10(4⋅SWR1+SWR2)
o Substituindo SWR = 3.1:
Perda de Potência (dB)=10log10(1+3.124⋅3.1)≈1.25 dBPerda de Potência (dB)=10log10(4⋅3.11+3.12)≈1.25 dB
o A perda de potência em dB pode ser convertida em uma razão de potência:
Razão de Potência=10(−1.2510)≈0.75Razão de Potência=10(10−1.25)≈0.75
o Portanto, a potência irradiada pela antena não ressonante será:
Potência Irradiada=100W×0.75=75WPotência Irradiada=100W×0.75=75W
Conclusão
·
Antena
Ressonante: Irradia aproximadamente 100W.
·
Antena Não
Ressonante com SWR de 3.1: Irradia
aproximadamente 75W.
Optar por antenas ressonantes pode ser uma escolha
mais eficaz e económica a longo prazo. Aqui estão alguns pontos a considerar:
Vantagens das Antenas ressonantes
1.
Maior
Eficiência: Antenas ressonantes são projetadas para operar
em frequências específicas, o que maximiza a eficiência da transmissão e
recepção de sinais.
2.
Menor
Necessidade de Ajustes: Uma vez
instaladas e ajustadas corretamente, as antenas ressonantes geralmente não
requerem ajustes frequentes.
3.
Custo-Benefício: Embora possam ser mais trabalhosas para instalar inicialmente, elas
eliminam a necessidade de um sintonizador caro, reduzindo os custos
operacionais a longo prazo.
Considerações sobre Sintonizadores
1.
Custo
Adicional: Sintonizadores de alta qualidade podem ser caros
e adicionar um custo significativo ao sistema.
2.
Perdas de
Inserção: Como discutido anteriormente, sintonizadores
podem introduzir perdas de potência, reduzindo a eficiência geral do sistema.
3.
Complexidade: A adição de um sintonizador aumenta a complexidade do sistema, o que
pode exigir mais manutenção e ajustes.
Conclusão
Se a aplicação permite o uso de antenas ressonantes e a faixa de frequência
é relativamente estável, optar por antenas ressonantes pode ser a melhor
escolha em termos de eficiência e custo.
Uma antena ressonante pode operar eficientemente em
múltiplos do comprimento de onda fundamental. Isso significa que, além da
frequência ressonante principal, a antena também pode funcionar bem em
frequências que são múltiplos inteiros dessa frequência.
Exemplo de Antena Dipolo
Por exemplo, uma antena dipolo ressonante em 7 MHz (comprimento de onda de
aproximadamente 40 metros) também pode operar eficientemente em 14 MHz, 21 MHz
e 28 MHz, que são os harmônicos (múltiplos inteiros) da frequência fundamental.
Vantagens
·
Flexibilidade: Permite a operação em várias bandas sem a necessidade de ajustes
adicionais.
·
Eficiência: Mantém uma boa eficiência em múltiplas bandas, aproveitando as
propriedades ressonantes da antena.
Considerações
·
Comprimento
Físico: O comprimento físico da antena deve ser adequado
para suportar essas múltiplas bandas.
·
Impedância: A impedância da antena pode variar em diferentes harmónicas, então é
importante garantir que o sistema esteja bem ajustado para cada banda de
operação.
Essa característica torna as antenas ressonantes muito
versáteis para aplicações em radioamador e outras comunicações onde múltiplas
bandas são desejáveis.
Chegou hoje a mais nova cá de casa uma ORIGINAL e, como ela, fecha-se a minha coleção de chaves de Morse.
Nasceu em 1958 ali para os lados de Knoxville no Tennessee-EUA.
Serviu um "profissional" durante muitos anos e retirada (só saindo em dias de festa!) e, agora, veio fazer companhia à sua irmã mais pequena, a CODE MITE nº. 552!
Depois de um belo banho (toda desmontada) aqui está ela com ares de nova!
Construir um BALUN (que funcione!) não é difícil, nem caro.
Este exemplo, é de um transformador de 4:1 para aplicar numa Loop de Quadro para emitir nas bandas de 10 a 160M, sem necessidade de sintonizador de antena/antenna tuner (aqui não se usa 😆).
Vejam o vídeo (sem cortes😄).
Aos meus amigos radioamadores, no nosso dia, desejo as maiores felicidades pessoais e muitos contatos e sucesso nesta atividade fantástica que é o Radioamadorismo!
Aqui fica a minha “prenda” para os colegas radioamadores
Uma antena portátil (62cm de diâmetro) construida com 3,90M
de tubo de cobre, 1 condensador variável de 350pF (o que havia à mão, dado pelo
saudoso amigo CT1IJ, porém recomendo 500pF), 1 condensador de 150pF para a sintonia
fina e um bloco de madeira pesada (p.ex. sucupira) para o suporte de mesa (para levar para o monte deve usar uma caixa).
Funciona com eficiência (com ROE abaixo de 1.5 nas bandas de
80M, 40M, 15M, 17M e 20M) sem sintonizador de antena/antenna Tuner que, como
sabem, aqui não se usa!
Claro que os resultados não são os de uma antena de meia-onda (-10dB) mas, como podem ver, serve bem! Veja o vídeo
Dependendo dos condensadores pode suportar 50W contudo, dada
a natureza da antena recomendo não ir além dos 10W devido à carga gerada (a
um radioamador não será preciso dizer que NUNCA se coloca a mão numa antena em
carga).
Esta antena, cujo custo não vai
além de umas poucas dezenas de euros (custo dos condensadores e de 4M de tubo
de cobre) é fácil de construir, porém está no mercado, com a designação de MLA-M (Magnetic Loop
Antenna-Multiband) por 600/700€!
Mãos à obra e divirtam-se! Feliz
dia do Radioamador!
Informa-se a quem interesse conhecer as condições de propagação que a baliza WSPR “CT1BAT” inicou hoje a disponibilizar informação, também na banda de 160M situando-se, às 16:19 UTC, na posição 1 de Top Beacon by distance.
A informação sobre propagação é pública, está disponível
365x24 e pode ser acedida em https://wspr.hb9vqq.ch/
, http://wspr.aprsinfo.com/ entre
outros.
Se consegui passar a MSG, FB. Qualquer dúvida, ao dispor!
