comunicações móveis

Comunicações MóveisElementos básicos: Células de transmissão.Setores e antenasAula 03Prof. Diovani Milhorim

Setores e antenas

Setores

Frequentemente as células são dividas em setores o que as torna mais eficientes pois permite maior reutilização de freguencia , ou seja, maior número de chamadas em simultâneo.

Cada setor é coberto por uma antena, que irradia para dentro dentro da célula. Tudo depende da posição da antena em relação à célula.

Setores e antenas

Setores

A figura abaixo representa a posição da antena em relação à célula.

Os pontos representam as antenas que cobrem as células•No meio de 3 células •No meio de 2 células•No centro da célula

Setores e antenas

Setores

Podemo ver na figura abaixo uma torre com 3 antenas em disposição de 120º .

Setores e antenas

Setores

Embora possamos imaginar a célula com sua antena no centro, na prática seu formato é o da figura tracejada abaixo:

Neste caso as antenas que cobrem as células se encontram no canto e não no centro.

O que é uma antena • É um dispositivo ,geralmente metálico ,que emite e/ou

recebe ondas eletromagnéticas.

• Tem o objetivo de fazer a transição entre a propagação guiada ( guia de onda ou cabo coaxial,linha de transmissão)e a propagação no espaço livre

•

Equações de Maxwell

• Todos os fenômenos eletromagnéticos regem-se pelas equações de Maxwell e pela equação da continuidade.

• Não existe campo E sem campo H e vice-versa

Parâmetros fundamentais das antenas

• Relação do campo E e campo H

Setores e antenas

Propagação no espaço livre

•Irradiação para um meio ilimitado:

•Para os cálculos de dimensionamento de sistemas irradiantes, um fator de extrema importância está correlacionado com as características da antena irradiante. Nestas, temos o diagrama de irradiação, o ganho, a diretividade, o angulo de abertura de feixe , largura de faixa, eficiência de irradiação, etc.

Setores e antenas

Propagação no espaço livre

•Irradiação para um meio ilimitado:

•Como referência, utiliza-se a antena isotrópica, que nada mais é do que um irradiador hipotético capaz de irradiar igualmente em todas as direções. Tomando como base o sistema de coordenadas esféricas, com o elemento irradiador situado em sua origem, a quantidade de potência por unidade de superfície só dependeria do raio da esfera.

Setores e antenas

Irradiação para um meio ilimitado:

.

Setores e antenas


Sendo P a potência irradiada pela antena isotrópica, a densidade de potência medida a uma distância r da fonte será:

Ou seja, em um ambiente desobstruído e sem perdas, a densidade de potência da onda eletromagnética será inversamente proporcional ao quadrado da distância.

24 rPSo

Setores e antenas


•Antenas reais possuem direções preferenciais, onde se tem maior densidade de potência irradiada e, ao mesmo tempo, as demais direções assumirão valores menores ou nulos. •Para um irradiador real, a densidade de potência se dá na forma:

Onde f é uma função espacial que descreve a distribuição de potência.

),(),( fSS máx

Setores e antenas


A representação desta função em gráficos tridimensionais ou em planos especificados define o diagrama de irradiação da antena. A razão entre a densidade máxima de potência e a densidade média irradiada(antena isotrópica) determina a diretividade da antena:

A diretividade indica que, ao irradiar a mesma potência, a antena (b) produzirá uma amplitude maior de campo elétrico no destino.

Antenas


Antena Direcional

•É uma antena que tem a propriedade de radiar ou receber ondas eletromagnéticas mais eficientemente em algumas direções .

Na figura ao lado temos diagrama de radiação de uma antena que é direcional em um plano perpendicular a xy e não direcional no xy


Lóbulos do diagrama de radiação

•Um lóbulo de radiação é uma parte do diagrama de radiação delimitado por regiões de relativa baixa intensidade de radiação

•Os lóbulos podem ser classificados como maior ou principal ,laterais ou traseiros .

Setores e antenas


•Para antenas reais, também temos que considerar as perdas por calor oriundas do consumo de parte da potência de irradiação pela antena. Sendo assim, a densidade real de potência irradiada será ligeiramente inferior do que o valor esperado.•A relação entre o valor real e o valor esperado, para a densidade de potência, é denominado eficiência de irradiação da antena. Ao dividirmos esta densidade máxima pela densidade média, obtemos o ganho desta antena em relação a antena isotrópica:

DkSSk

SSG

SkS

rmáxrmáx

máxrmáx

000

'

'

Setores e antenas


Substituindo o valor de S0 na equação, temos:

Com isto concluímos que uma antena com ganho G0 e irradiando uma potência P produz a mesma densidade de potência que uma antena isotrópica irradiando uma potência de G0P. O produto G0P também é conhecido como potência equivalente irradiada isotropicamente(EIRP), ou seja:

20

4'

rPGS máx

24'

rEIRPS máx

Setores e antenas


Uma vez que o ganho para antenas é calculado em relação a antena isotrópica, utilizamos a unidade dBi para representação do ganho.


Largura de banda

•Banda de freqüência na qual uma determinada característica da antena permanece dentro de uma gama desejada .

•A impedância de entrada,que varia com a freqüência ,é o parâmetro que é normalmente usado para definir a largura de banda


• Relação frente-costas-(RFC) (Front-to-Back)


Ruído

Uma antena é uma fonte de ruído no sistema

•Ruído interno é o ruído criado pela própria antena •Ruído externo é o ruído captado pela antena e que depende do ganho da antena na direção do ruído.

Tipos de Antenas

• DIPOLO MEIA ONDA Uma das antenas mais usadas na prática é o

dipolo de meia onda ,que consiste em dois segmentos metálicos alinhados com comprimento total igual a

2

DIPOLO MEIA ONDA

Tipos de Antenas

Painel Setorial

Painel setorial de 4 dipolos na vertical

Omnidirecionais

Omnidirecional com 6 dipolos

Log-periódicas

Helicoidal

comunicações móveis

Documents