Propagação e Antenas

1. Propagação e Antenas Dipolo Eléctrico de Hertz Rui Almeida, Nº 57443, LERC

2. Indíce História do Dipolo Eléctrico de Hertz (DEH); Caracterização física; Caracterização electromagnética; Distribuição de corrente; Campos radiados; Campos EM predominantes na zona próxima; Diagrama de radiação; Impedância de entrada; Resistência de radiação; Directividade; Ganho; Sumário. 2 Rui Almeida 23/01/09

3. 1. História do DEH • Heinrich Rudolf Hertz (22/02/1857 - 1/01/1894). • FísicoAlemão. • Foi o primeiro a descobrir a existência de ondaselectromagnéticasem 1886. • Istoacontece 20 anosdepois de James Maxwell terfeito a suaprevisãoatravés das suasequações. • Surge então o DEH, comomeio de estudo do desenvolvimento das teoriaselectromagnéticas. 3 Rui Almeida 23/01/09

4. 2. Caracterização física • Formada por dois braços condutores alinhados. • Superfícies dos extremos, são muito maiores do que os braços. • Comprimento total é muito menor do que o comprimento de onda usado: 2l << λ. 4 Rui Almeida 23/01/09

5. 3. Caracterização electromagnética • É injectada uma corrente I nos terminais. • As superfícies nos topos geram fenómenos capacitivos e asseguram uma corrente de condução J. • Antena de onda estacionária. 5 Rui Almeida 23/01/09

6. 4. Distribuição de corrente • A pequena dimensão em relação ao λ faz com que a variação sinusoidal da corrente pareça linear. • A corrente no dipolo segue uma distribuição constante em l. 6 Rui Almeida 23/01/09

7. 5. Campos radiados • Campo Eléctrico: • Campo Magnético: 7 Rui Almeida 23/01/09

8. 6. Campos EM predominantes na zona próxima • Os campos têm componentes com dependência em 1/r, 1/r2e 1/r3. • Na zona próxima, predominam os campos proporcionais a1/r3 e 1/r2. • Na zona distante, predominam os campos proporcionais a1/r. 8 Rui Almeida 23/01/09

9. 7. Diagrama de radiação • Descrição da forma como a energia é radiada pela antena. • O factor direccional depende apenas de θ, portanto existe uma simetria em azimute. • Radia o máximo para o plano equatorial (θ = 90º). • Descrita pelo factor direccional: 9 Rui Almeida 23/01/09

10. 8. Impedância de entrada • Os componentes da Impedância são: • A reactância da antena é capacitiva devido às superfícies de grandes dimensões que se encontram nos topos, fazendo com que a antena se assemelhe a um condensador. 10 Rui Almeida 23/01/09

11. 9. Resistência de radiação Resistência de Radiação no Vácuo: • A resistência radiada é determinada pela geometria da antena. • A resistência radiada aumenta com o comprimento da antena em relação ao comprimento de onda (2l/λ). 11 Rui Almeida 23/01/09

12. 10. Directividade • A directividade de uma antena é o quociente entre a intensidade de radiação numa determinada direcção (θ,φ) e a intensidade de radiação média em todas as direcções. • A directividade do DEH é 1,5 -> Antena pouco directiva 12 Rui Almeida 23/01/09

13. 11. Ganho • O ganho de uma antena é a razão entre a intensidade máxima de radiação dessa antena e de uma antena de referência, na mesma direcção: • É frequente calcular-se o ganho isotrópico, que corresponde ao ganho da antena independentemente da direcção. 13 Rui Almeida 23/01/09

14. 12. Sumário • Associada a frequências baixas -> Comprimentos de onda grandes; • Antena linear curta; • Distribuição de corrente constante ao longo dos braços; • Campos predominantes na zona próxima estão ligados à antena e atenuam-se com 1/r2 e 1/r3; • Radiação isotrópita em azimute; • Rendimento: ~10%; • Directividade baixa: 1,5. Rui Almeida 23/01/09

15. Obrigado pela atenção. 15 Rui Almeida 23/01/09