Definição Básica

• É um componente fundamental em todos os sistemas de radiocomunicação. Permite a transformação das ondas guiadas em ondas irradiadas, e vice-versa. É utilizada tanto na transmissão como na recepção de ondas eletromagnéticas.

• Na década de 1890 , havia apenas algumas antenas do • Na década de 1890 , havia apenas algumas antenas do mundo. Estes dispositivos foram uma parte das experiências que demonstraram a transmissão de ondas eletromagnéticas por Hertz.

• Hertz demonstrou a existência da radiação eletromagnética, criando aparelhos emissores e detectores de ondas de rádio. Hertz pôs em evidência em 1888 a existência das ondas eletromagnéticas imaginadas por James Maxwell em 1873.

1

Definição

• Em 1901, Marconi enviou de informações através do Atlântico. Para uma antena de transmissão, ele utilizados vários arames verticais ligadas ao solo. Do outro lado do Oceano Atlântico, a antena receptora, um fio de 200 metros sustentada por uma pipa, captou o sinal. metros sustentada por uma pipa, captou o sinal.

• Na Segunda Guerra Mundial , as antenas se tornaram muito comuns, pois seu uso permitiu a recepção de sinais de rádio e televisão. A própria torre Eiffel foi usada com antena para captar sinais de rádio dos nazistas.

2

Tipos Básicos de Antenas

• Antenas de fio

– Dipolo curto

– Dipolo

– Dipolo de meia onda (half-wave)

– Dipolo de banda larga (Broadband)

– Monopolo

– Dipolo dobrado

• Antenas log-periodicas

– Gravata borboleta

– Log-periódica

– Array (matriz) de dipolo log-periódica

• Antenas de abertura

– fenda

– Cavidade– Dipolo dobrado

– Loop

• Antenas de onda caminhante

– Helicoidal

– Yagi-Uda

– Espiral

• Antenas refletoras

– de canto

– Parabólico

• Antenas de microfita

– Patch retangular

– Planar invertida tipo F (PIFA)

– Cavidade

– F-invertida

– Guia de ondas fendida

– Corneta

– Vivaldi

– Telescópica

• Outras antenas

– NFC Antennas

– Fractal Antennas

– Wearable Antennas

3

Oscilador de Hertz

• Experiência de Hertz

4

Oscilador de Hertz

• Modelo de antena transmissora de Hertz – Dipolo elétrico puntiforme oscilante

• Momento de dipolo elétrico:

5

Oscilador de Hertz

6

Oscilador de Hertz

• Pelo potencial vetor magnético (potencial vetor retardado)

• considerando

7

Oscilador de Hertz

• Como

• E considerando r a distância à posição do dipolo, tomado como origem:

8

Oscilador de Hertz

• Calculando o gradiente, e lembrando que

• temos:• temos:

• O primeiro termo de B corresponde ao campo de Biot-Savart, é um campo associado a uma região próxima, predomina em regiões pequenas, próximas ao dipolo.

9

Oscilador de Hertz

• Primeiro termo é proporcional à velocidade da carga. O

campo próximo (1/r2) é também conhecido como campo de

Fresnel ou campo de indução.

• O segundo termo, proporcional a aceleração da carga, cai • O segundo termo, proporcional a aceleração da carga, cai lentamente com a distância é um campo associado a uma região distante do dipolo.

• O campo distante (1/r) é também chamado campo de

Fraunhofer, ou campo de irradiação.10

Oscilador de Hertz

• Para compreender este termo de decaimento mais lento, iremos considerar o caso particular em que p(t) oscila com frequência ω.

11

Oscilador de Hertz

• Podemos mostrar que:

• A razão entra as amplitudes do segundo termo pelo primeiro éprimeiro é

• Logo

12

Oscilador de Hertz

• Para uma frequência de 60Hz

• O que justifica estarmos sempre em campo próximo e podermos considerar uma corrente quase-estacionária.podermos considerar uma corrente quase-estacionária.

• Considerando apenas o campo distante, temos:

13

Oscilador de Hertz

• Temos que

• Após alguns cálculos obtemos para os campos distantes:

14

Oscilador de Hertz

• Concluímos que o campo distante é um onda eletromagnética esférica divergente , centrada na posição do dipolo.

• O vetor de Poynting é dado por:

15

Oscilador de Hertz

• Percebemos que S cai com 1/r2, de forma que o fluxo de energia eletromagnética por unidade de tempo através de um elemento de ângulo sólido dΩ, é

• Mesmo com esse termo é diferente de zero.• Mesmo com esse termo é diferente de zero.

• Isso representa a energia eletromagnética irradiada pela fonte. Para campo próximos E e B caem com 1/r2, resultando em 1/r4, com isso , ou seja, neste caso, não há radiação.

16

Oscilador de Hertz

• Podemos mostrar que

17

Oscilador de Hertz

• A potência total irradiada é dada por:

• onde

• Resultando em

18

Oscilador de Hertz

• Para o caso particular em que

• Obtemos a fórmula de Larmor

19

Oscilador de Hertz

• O oscilador de Hertz é um caso particular do slide anterior:

• Resultando em

• Que é a taxa instantânea de emissão de radiação, a taxa • Que é a taxa instantânea de emissão de radiação, a taxa média é dada por:

20

Oscilador de Hertz

• Considere outro caso particular de uma antena retilínea curta.

• Ficamos com

21

Oscilador de Hertz

22

Oscilador de Hertz

23

Oscilador de Hertz

24

Oscilador de HertzA imagem não pode ser exibida. Talvez o computador não tenha memória suficiente para abrir a imagem ou talvez ela esteja corrompida. Reinicie o computador e abra o arquivo novamente. Se ainda assim aparecer o x vermelho, poderá ser necessário excluir a imagem e inseri-la novamente.

25