1. Introdução às Antenas
Uma antena é uma estrutura de transição entre o espaço livre e uma linha de transmissão, como mostrado na Figura 1. A linha de transmissão pode ter a forma de uma linha coaxial ou de um tubo oco (guia de ondas), que é usado para transmitir energia eletromagnética de uma fonte para uma antena, ou de uma antena para um receptor. A primeira é uma antena transmissora e a segunda, uma antena receptora.antena.
Figura 1. Caminho de transmissão de energia eletromagnética
A transmissão do sistema de antena no modo de transmissão da Figura 1 é representada pelo equivalente de Thévenin, conforme mostrado na Figura 2, onde a fonte é representada por um gerador de sinal ideal, a linha de transmissão é representada por uma linha com impedância característica Zc e a antena é representada por uma carga ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. A resistência de carga RL representa as perdas por condução e dielétricas associadas à estrutura da antena, enquanto Rr representa a resistência de radiação da antena e a reatância XA representa a parte imaginária da impedância associada à radiação da antena. Em condições ideais, toda a energia gerada pela fonte de sinal deveria ser transferida para a resistência de radiação Rr, que representa a capacidade de radiação da antena. No entanto, em aplicações práticas, existem perdas condutor-dielétricas devido às características da linha de transmissão e da antena, bem como perdas causadas por reflexão (descasamento) entre a linha de transmissão e a antena. Considerando a impedância interna da fonte e ignorando as perdas na linha de transmissão e por reflexão (desajuste de impedância), a potência máxima é fornecida à antena sob casamento de impedância conjugado.
Figura 2
Devido à incompatibilidade entre a linha de transmissão e a antena, a onda refletida na interface se sobrepõe à onda incidente da fonte na antena, formando uma onda estacionária. Essa onda representa a concentração e o armazenamento de energia, sendo um dispositivo ressonante típico. Um padrão típico de onda estacionária é mostrado pela linha pontilhada na Figura 2. Se o sistema de antena não for projetado adequadamente, a linha de transmissão pode atuar principalmente como um elemento de armazenamento de energia, em vez de um guia de ondas e dispositivo de transmissão de energia.
As perdas causadas pela linha de transmissão, antena e ondas estacionárias são indesejáveis. As perdas na linha podem ser minimizadas selecionando-se linhas de transmissão de baixa perda, enquanto as perdas na antena podem ser reduzidas diminuindo-se a resistência de perda representada por RL na Figura 2. As ondas estacionárias podem ser reduzidas e o armazenamento de energia na linha pode ser minimizado casando-se a impedância da antena (carga) com a impedância característica da linha.
Em sistemas sem fio, além de receber ou transmitir energia, as antenas geralmente são necessárias para amplificar a energia irradiada em certas direções e suprimir a energia irradiada em outras. Portanto, além de dispositivos de detecção, as antenas também devem ser usadas como dispositivos direcionais. As antenas podem ter vários formatos para atender a necessidades específicas. Podem ser um fio, uma abertura, uma placa, um conjunto de elementos (arranjo), um refletor, uma lente, etc.
Em sistemas de comunicação sem fio, as antenas são um dos componentes mais críticos. Um bom projeto de antena pode reduzir os requisitos do sistema e melhorar seu desempenho geral. Um exemplo clássico é a televisão, onde a recepção de sinais pode ser aprimorada com o uso de antenas de alto desempenho. As antenas são para os sistemas de comunicação o que os olhos são para os humanos.
2. Classificação de Antenas
A antena de corneta é uma antena plana, uma antena de micro-ondas com seção transversal circular ou retangular que se abre gradualmente na extremidade do guia de ondas. É o tipo de antena de micro-ondas mais utilizado. Seu campo de radiação é determinado pelo tamanho da abertura da corneta e pelo tipo de propagação. A influência da parede da corneta na radiação pode ser calculada utilizando o princípio da difração geométrica. Se o comprimento da corneta permanecer inalterado, o tamanho da abertura e a diferença de fase quadrática aumentarão com o aumento do ângulo de abertura da corneta, mas o ganho não mudará com o tamanho da abertura. Se a faixa de frequência da corneta precisar ser expandida, é necessário reduzir a reflexão no gargalo e na abertura da corneta; a reflexão diminuirá à medida que o tamanho da abertura aumentar. A estrutura da antena de corneta é relativamente simples, e o padrão de radiação também é relativamente simples e fácil de controlar. Geralmente é usada como uma antena direcional de médio alcance. Antenas de corneta com refletor parabólico, com ampla largura de banda, baixos lóbulos laterais e alta eficiência, são frequentemente usadas em comunicações de retransmissão de micro-ondas.
RM-DCPHA105145-20(10,5-14,5GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70-2,60 GHz)
2. Antena microstrip
A estrutura de uma antena microstrip é geralmente composta por um substrato dielétrico, um radiador e um plano de aterramento. A espessura do substrato dielétrico é muito menor que o comprimento de onda. Uma fina camada metálica na parte inferior do substrato é conectada ao plano de aterramento, e uma fina camada metálica com formato específico é fabricada na parte frontal por meio de um processo de fotolitografia, atuando como radiador. O formato do radiador pode ser alterado de diversas maneiras, de acordo com as necessidades.
O avanço da tecnologia de integração de micro-ondas e os novos processos de fabricação impulsionaram o desenvolvimento de antenas de microfita. Comparadas às antenas tradicionais, as antenas de microfita não são apenas pequenas, leves, compactas e fáceis de conformar, mas também fáceis de integrar, de baixo custo, adequadas para produção em massa e apresentam a vantagem de propriedades elétricas diversificadas.
RM-MA424435-22 (4,25-4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27 GHz)
3. Antena de fenda de guia de ondas
A antena de fenda em guia de ondas é uma antena que utiliza as fendas na estrutura do guia de ondas para gerar radiação. Geralmente, consiste em duas placas metálicas paralelas que formam um guia de ondas com um pequeno espaço entre elas. Quando ondas eletromagnéticas passam pelo espaço do guia de ondas, ocorre um fenômeno de ressonância, gerando um forte campo eletromagnético próximo ao espaço para a radiação. Devido à sua estrutura simples, a antena de fenda em guia de ondas pode alcançar radiação de banda larga e alta eficiência, sendo amplamente utilizada em radares, comunicações, sensores sem fio e outras áreas nas faixas de micro-ondas e ondas milimétricas. Suas vantagens incluem alta eficiência de radiação, características de banda larga e boa capacidade anti-interferência, sendo, portanto, a preferida por engenheiros e pesquisadores.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
A antena bicônica é uma antena de banda larga com estrutura bicônica, caracterizada por ampla resposta de frequência e alta eficiência de radiação. As duas partes cônicas da antena bicônica são simétricas entre si. Através dessa estrutura, é possível obter radiação eficaz em uma ampla faixa de frequência. Ela é comumente utilizada em áreas como análise de espectro, medição de radiação e testes de EMC (compatibilidade eletromagnética). Possui boa adaptação de impedância e características de radiação, sendo adequada para aplicações que necessitam abranger múltiplas frequências.
RM-BCA2428-4 (24-28 GHz)
RM-BCA218-4 (2-18 GHz)
A antena espiral é uma antena de banda larga com estrutura espiral, caracterizada por ampla resposta de frequência e alta eficiência de radiação. A antena espiral alcança diversidade de polarização e características de radiação de banda larga através da estrutura de bobinas espirais, sendo adequada para sistemas de radar, comunicação via satélite e comunicação sem fio.
RM-PSA0756-3 (0,75-6 GHz)
RM-PSA218-2R (2-18 GHz)
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Data da publicação: 14 de junho de 2024
