Antenas e suas aplicações caps1&2 270114_17h55m (1)

Antenas e suas aplicações caps1&2 270114_17h55m (1)

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  UNIVERSIDADE FEDERAL DORIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE COMUNICAÇÕES ANTENAS E SUAS APLICAÇÕES Professor: ADAILDO GOMES D’ASSUNÇÃO Período: 2014.1
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  Livro texto: C.A. BALANIS,Antenna Theory: Analysis and Design, 2a ed., Wiley, 1997.
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  Capítulo 1 Introdução aoEstudo de Antenas 1. Generalidades: • São dispositivos transdutores que transformam ondas se propagando em linhas de transmissão em ondas no espaço e vice-versa, para os casos de radiação e recepção (McGrawHill). • São dispositivos, usualmente metálicos, para radiação e recepção de ondas de rádio (Webster’s). Objetivo complementar: • Otimizar a radiação em determinadas direções e suprimir em outras.
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  Tipos de Antenas: •Antenas de fio: - Dipolo - Espiral - Helicoidal • Antenas de abertura: - Corneta piramidal - Corneta cônica - Guia retangular • Arranjos de antenas : - Arranjo Yagi-Uda - Arranjo de aberturas - Arranjo em guias de ondas ou em linhas de transmissão
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  Corneta piramidal Dipolo Espira circular(quadrada) Corneta cônica Antena helicoidal Guia retangular
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  Refletores Diretores Alimentador Arranjo Yagi-Uda Arranjo deaberturas retangulares Arranjo de fendas em guia retangular
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  Introdução Aplicações de Antenas •Constituição: • fios • aberturas • refletores • lentes • planares Arranjo de três antenas helicoidais (Telemetria, 240 MHz)
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  Introdução Aplicações de Antenas •Constituição: • fios Antena de microfita, monopolo quadrado • aberturas • refletores • lentes • planares Antena log-periódica e arranjo de quatro antenas espirais planares. Antena log-periódica, arranjo de quatro antenas espirais planares e Antena parabólica
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  Introdução Aplicações de Antenas Antenacorneta piramidal: Set-up de medição de dispositivos de micro-ondas. No caso, uma superfície seletiva de frequência (Frequency Selective Surface – FSS)
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  Introdução Aplicações de Antenas Antenamonopolo elíptico (de microfita): Set-up de medição de dispositivos de micro-ondas. No caso, uma superfície seletiva de frequência (Frequency Selective Surface – FSS)
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  Tipos de Antenas(Cont.): • Antenas de refletor: - Refletor parabólico com alimentação frontal - Refletor parabólico com alimentação Cassegrain - Refletor de canto • Antenas de lente: - Usadas especialmente em altas freqüências (dimensões e peso) - Lentes com índices de refração n > 1 Convexa/plana, convexa/convexa e convexa/côncava - Lentes com índices de refração n < 1 Côncava/plana, côncava/côncava e côncava/convexa
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  Alimentador Refletor Refletor parabólico comalimentação frontal Lentes com índices de refração n > 1: Convexa/plana, convexa/convexa e convexa/côncava Refletor Sub-refletor Alimentador Refletor parabólico com alimentação Cassegrain Lentes com índices de refração n < 1: Côncava/plana, côncava/côncava e côncava/convexa Refletor Alimentador Refletor de canto
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  MECANISMO DE RADIAÇÃO Transformaonda guiada em onda radiada Sinal senoidal t = T/4 T: período d = λ/4 Onda estacionária t = T/2 T: período d = λ/2 t = T/2 T: período Fonte Guia de ondas Antena corneta Onda radiada
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  L = 0,5λ L=λ L=2λ L = 1,5 λ L=5λ θ = 90° Arranjo de três antenas Yagi-Uda
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  Antenas de Microfita:Aplicações • Constituição básica: Patch de microfita. Patch de microfita Antena “quase-Yagi” de microfita. Observe o plano de terra truncado. Monopolos de patch elíptico: sem (esquerda) e com (direita) recorte no plano de terra truncado. • Proposta na década de 1950. • Evolução a partir da década de 1970. • Vital nos sistemas atuais de comunicações (ex.: UWB) • Faixa de utilização: 600 MHz a 70 GHz (e além).
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  Antenas de Microfita:Aplicações • Patch de microfita e seus arranjos (retangular e circular). 995 mm arranjo de fase sequencial (2x8 elementos) L = 244,5 mm H = 160 mm Substrato (εr = 2,8) • Comunicações sem fio (Wireless) • Comunicações por satélite
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  Antenas de Microfita:Aplicações • Patch de microfita e seus arranjos (retangular e circular). The antenna consists of two nonsymmetrical arc arms printed on the opposite side of the substrate. Axial ratio (AR) bandwidth can be significantly enhanced by etching a pair of nonsymmetrical arc slots.
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  Antenas de Microfita:Aplicações The antenna consists of two nonsymmetrical arc arms printed on the opposite side of the substrate.
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  Capítulo 2 Parâmetros Principaisde Antenas 1. Introdução: • Objetivam descrever as características e o desempenho das antenas. • Principais parâmetros: diagramas de radiação, impedâncias, ganho, diretividade, freqüência de operação, área efetiva e polarização. • Sistemas de coordenadas. 2. Diagramas de radiação: • Representação gráfica em 3D da radiação da antena como função da direção, ou um conjunto de diagramas (principais) em 2D. • Representação em termos de potência ou de campo. - Plano E: plano contendo o vetor E e a direção de máxima radiação. - Plano H: plano contendo o vetor H e a direção de máxima radiação.
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  2. Diagramas deradiação: (Cont.) • Também informam sobre a largura de feixe e lobos da antena. • Classificação (quanto à forma) - isotrópico (ex.: fontes pontuais, como os dipolos infinitesimais) - omnidirecional (ex.: dipolos curtos) - direcional (ex.: corneta piramidal) • Lobos: principal (contém a direção de máxima radiação) e secundários (posterior e laterais).
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  z rsenθdφ θ rdθ dS = (rdθ)(rsenθdφ)= r2senθdθdφ Plano de elevação (vertical) Lobo principal y Lobos secundários r r φ x Plano de azimute (horizontal) dφ
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  DIAGRAMA DE RADIAÇÃO Osegmento de circunferência de comprimento C = r define um ângulo plano igual a 1 rad (radiano). r 1 rad r Definição do radiano O comprimento total C = 2πr define o valor máximo para o ângulo plano: 2π. S = r2 r r r S=r 2 Quadrado equivalente de lado r. A parte da superfície esférica com S = r2 define um ângulo sólido igual a 1 sr (esfero-radiano). O valor máximo do ângulo sólido é 4π, pois a área da superfície esférica é S = 4πr2. 1 sr Geometria para a definição da unidade do ângulo sólido: sr (esfero-radiano).
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  DIAGRAMA DE RADIAÇÃO z Antena Diagrama deradiação θ r H E x φ y
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  DIAGRAMA DE RADIAÇÃO z Distribuiçãodo campo H na abertura do guia y y E H Plano E x Plano H Distribuição do campo E na abertura do guia
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  DIAGRAMA DE RADIAÇÃO z Largurade feixe dos primeiros nulos (FNBW) Lobo principal Largura de feixe de meia-potência (HPBW) Lobo lateral Lobos secundários y Lobo posterior Lobos secundários x
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  DIAGRAMA DE RADIAÇÃO DIAGRAMARETANGULAR Largura de feixe de meiapotência (HPBW) Largura de feixe primeiros nulos (FNBW) Lobos secundários Intensidade de radiação dos Lobo principal HPBW Lobo lateral Lobo posterior FNBW π π/2 0 π/2 π θ
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  MONOPOLO VERTICAL DIAGRAMA VERTICAL DIAGRAMAHORIZONTAL DIAGRAMA HORIZONTAL
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  R 1 =0,62 D 3 / λ R 2 = 2D 2 / λ
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  4. Densidade depotência de radiação: • Densidade de potência radiada: ( ) Prad = Pav = ∫∫ Wrad ds = ∫∫ Re( E × H * )ds / 2 - densidade de potência média: Wrad (W/m2) - campo distante: E × H * (essencialmente real: densidade de potência radiada) 5. Intensidade de radiação: • Potência radiada por unidade de ângulo sólido (campo distante): U = r 2 Wrad (W / unidade ângulo sólido) 2 U (θ, φ) = r 2 E ( r , θ, φ) /( 2η) ≅ { 2 E θ (θ, φ) + E φ (θ, φ) onde η é a impedância intrínseca do meio. 2 Na região de campo distante, tem-se: E ∝ (1 / r ) Prad = ∫∫ UdΩ = ∫∫ Usen θdθdφ 2 } /(2η)
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  6. Diretividade: • Diretividade,ou diretividade máxima: D 0 = U máx / U 0 U 0 = Prad /(4π) ( U 0 : da antena isotrópica de referência) (caso isotrópico: 4π é o ângulo sólido da superfície esférica) D 0 = 10 log(D 0 ) (em dB) 7. Técnicas numéricas: • Usadas no cálculo da potência radiada: U(θ, φ) = B 0 F(θ, φ) U(θ, φ) = B 0 f (θ)g(φ) (separação de variáveis)
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  8. Ganho: • Ganhoda antena, ou ganho máximo: D g (θ, φ) = 4πU (θ, φ) / Pin (em uma direção qualquer, dada por θ e φ) D 0 = 4πU 0 / Pin (diretividade) Prad = e cd Pin G 0 = e cd D 0 (Pin: potência na entrada da antena) (ganho) Expressão aproximada válida para antenas com lobo principal, com θ1d e θ2d obtidos para 3 dB, em graus: G 0 ≅ 30.000 /(θ1d θ 2 d ) G 0 = 10 log(e cd D 0 ) (em dB) 9. Eficiência: • Eficiência da antena: et = ereced e t = e cd (1 − Γ ) 2 = e c e d (1 − Γ ) 2 Usualmente, o valor da eficiência de uma antena é próximo da unidade. Para um dipolo de meia-onda esse valor é aproximadamente igual a 0,97.
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  Exemplo 2.8 Exemplo: Um dipolode meia-onda (L = λ/2) sem perdas, com impedância de entrada igual a 73 Ω, é conectado a uma linha de transmissão com impedância característica igual a 50 Ω. Supondo que o diagrama de radiação da antena é 3 dado aproximadamente por U = B 0 sen θ , determine o seu ganho máximo. Solução: Determinação da diretividade (D0) da antena: D 0 = 4π U máx Prad U = B 0 sen 3 θ ⇒ Prad = 2π π U máx = B 0 2π π 2π π ∫ ∫ U(θ, φ)dΩ = ∫ ∫ B sen θdΩ = ∫ ∫ B sen θsenθdθdφ 3 3 0 0 0 0 0 0 2π π 2π π 0 0 2 ππ    3π 22    Prad = ∫ ∫ B 0 sen θdθdφ = 2πB00∫∫sen θθdθ= B0  2πB sen dθ = 0  Prad 0  4   4    0 0 0  0 0 0 D 0 = 4π 4 U máx = 4π Prad B0  3π 2 B0   4      = 44 16 = 1,697 3π Como a antena é sem perdas, são desprezadas as perdas nos condutores e dielétricos: e cd = 1 ⇒ G 0 = e cd D 0 = 1,697 G 0 (dB) = 10 log( e cd D 0 ) = 10 log(1,697 ) = 2,297
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  Neste caso, tambémestão sendo desprezadas as perdas por descasamento (reflexões): e t = e cd e r 2 2  ZL − Z0  73 − 50  = 1− e r = (1 − Γ ) = 1 − = 0,965   ZL + Z0 73 + 50   e t (dB) = 10 log( e cd e r ) = 10 log(1 × 0,965) = −0,155 2 O valor total das perdas é: 0,155 dB.
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  10. Largura defeixe de meia-potência: É o ângulo, em um plano de máxima radiação, definido por duas direções nas quais a radiação é igual à metade do valor máximo (≅ 3 dB). 11. Eficiência de feixe: A eficiência de feixe, BE, é definida como: BE = (Pot. transmitida no interior do cone cm ângulo θ1) / (Pot. transmitida pela antena) Também pode ser definida para a antena operando na recepção como: BE =    [∫∫ Usenθdθdφ] /  0 < θ < θ1  (∫∫ Usenθdθdφ)
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  12. Largura defaixa: • Faixa de freqüências em que o desempenho da antena obedece um determinado padrão, em relação a algumas de suas características. • Para uma determinada faixa de operação, definindo-se a freqüência superior como f2, a inferior como f1 e intermediária como f0, a largura de faixa é obtida de: a) para antena de faixa larga: (f2/f1):1 (ex.: 10:1) b) para antena de faixa estreita: [(f2-f1)/f0]x100 (ex.: 5%) • Referências principais: variações nos diagramas de radiação e na impedância, na faixa de freqüências considerada. - Largura de faixa de diagrama: ganho, nível de lobos laterais, largura de feixe, polarização e direção do feixe (ex.: antenas com L >> λ). - Largura de faixa de impedância: impedância de entrada e eficiência de radiação (ex.: dipolo com L < λ/2). - Para antenas com valores intermediários de L (em relação a λ), a largura de faixa depende dos dois diagramas (o valor típico é 2:1). - As antenas independentes da freqüência são aquelas para as quais temse larguras de banda iguais a 40:1 (ou maior).
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  13. Polarização: • Polarizaçãode uma antena (em uma direção dada): é a polarização da onda radiada quando a antena é excitada (em geral, observada na direção de máximo ganho). • Polarização da onda radiada: descreve a variação, no tempo, da direção e da amplitude do vetor campo elétrico, em uma dada posição. • Classificação: linear, circular ou elíptica. • Onda plana se propagando no sentido negativo (z-) do eixo z: ˆ ˆ E ( z, t ) = a x E x ( z, t ) + a y E y ( z, t ) Componentes instantâneas: E x (z, t ) = Re{ E x 0 exp[ j(ωt + kz + φ x )} = E x 0 cos(ωt + kz + φ x ) E y (z, t ) = Re{E y 0 exp[ j(ωt + kz + φ y )} = E y 0 cos(ωt + kz + φ y ) • Polarização linear: ∆φ = φ y − φ x = nπ (n = 0, 1, 2, 3, ...) - Variação ao longo de uma reta. - Igualdade trigonométrica: cos(π + A) = − cos A
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  • Polarização circular: Ex ( z , t ) = E y ( z, t ) ⇒ ∆φ = φ y − φ x = ( 2 n + 1 ) π 2 ∆φ = φ y − φ x = − ( 2 n + 1 ) π 2 E x0 = E y0 (n = 0, 1, 2, 3, ...) CW (n = 0, 1, 2, 3, ...) CCW Para propagação segundo z+, inverter CW e CCW. • Polarização elíptica: E x ( z, t ) ≠ E y ( z, t ) ⇒ ∆φ = φ y − φ x = ( 2 n + 1 ) π 2 ∆φ = φ y − φ x = − ( 2 n + 1 ) π 2 E x 0 ≠ E y0 (n = 0, 1, 2, 3, ...) CW (n = 0, 1, 2, 3, ...) CCW ou, (n = 0, 1, 2, 3, ...) com: +(CW) e –(CCW) Para propagação segundo z+, inverter CW e CCW. ∆φ = φ y − φ x = ± ( n π / 2 )
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  • Fator dePerda de Polarização (PLF): Resulta do descasamento nas polarizações da antena receptora e da onda. Sejam: (onda incidente) (antena) então: Para ψp = 90° , PLF = 0 (-∞ dB). A antena não obtém potência da onda. 2 2 ˆ ˆa PLF = a w ⋅ a * = cos 0 = 1 2 ˆ ˆa PLF = a w ⋅ a * = cos 2 ψ p 2 2 ˆ ˆa PLF = a w ⋅ a * = cos 900 = 0 Direções dos campos: a) alinhadas, b) transversais e c) ortogonais.
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  Exemplo 2.9 O campoelétrico de uma onda eletromagnética linearmente polarizada ˆ representada por E i = a x E 0 ( x, y)e − jkz incide sobre uma antena linearmente polarizada cuja polarização é expressa como: ˆ ˆ E a ≅ (a x + a y )E(r, θ, φ) Determine o fator de perda de polarização (PLF). Solução: ˆ ˆ Para a onda incidente, tem-se: a w = a x (vetor unitário, ou versor) e para a antena, tem-se: donde, ˆ ˆ PLF = a w ⋅ a * 2 a ˆ aa = 1 2 ˆ ˆ (a x + a y ) ⇒ ˆ a *a = 1 ˆ ˆ (a x + a y ) 2 2 1 1 ˆ ˆ ˆ = ax ⋅ (a x + a y ) = 2 2 ( ) 2 que em dB é igual a: PLF(dB) = 10 log a w ⋅ a *  = 10 log 1 2 = −3  ˆ ˆa   2  2 2 ˆ ˆa PLF = a w ⋅ a * = cos 0 = 1 2 ˆ ˆa PLF = a w ⋅ a * = cos 90 0 = 0 2 ˆ ˆa PLF = a w ⋅ a * = cos 2 ψ p Direções dos campos da antena e da onda: a) alinhadas, b) transversais e c) ortogonais.
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  14. Impedância deentrada: • • Relação entre a tensão e a corrente nos seus terminais. Circuito equivalente de Thévénin. antena onda radiada gerador gerador onda radiada I g = Vg /[ R r + R L + R g ) 2 + (X A + X g ) 2 ]1 2 antena Ig RL: perdas na antena Rr: resistência de radiação XA: reatância da antena RA=RL+Rr • Cálculo de Pr e PL (potências radiada e dissipada): I g = Vg / Zg = Vg /[R r + R L + R g ) + j(X A + X g )] 2 Pr = (R r I g ) / 2 2 PL = (R L I g ) / 2 Vg e Ig: valores de pico. (W) (W) Potência dissipada no gerador, Pg: 2 Pg = (R g I g ) / 2 (W)
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  • Máxima transferênciade potência (casamento conjugado): Rr+RL = Rg Xa = -Xg antena receptor Pg: Potência dissipada no gerador: onda incidente Pg = Pr + PL = |Vg|2 / [8(Rr + RL)] Pf: Potência fornecida pelo gerador (casamento conjugado): Pf = VgIg* = |Vg|2 / [4(Rr + RL)] = 2 Pg onda incidente Na recepção, o procedimento é análogo. receptor IT RL: perdas na antena Rr: resistência de radiação RT: resistência do receptor XA: reatância da antena XT: reatância do receptor RA = RL + Rr antena
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  INCIDÊNCIA DE ONDAPLANA UNIFORME ESTRUTURA PARA DEFINIÇÃO DA ÁREA EFETIVA DE UMA ANTENA (DIPOLO / CORNETA) Campo E da onda plana Direção de propagação L/2 L/2 Antena dipolo no modo de recepção Campo E da onda plana Direção de propagação Receptor Antena de abertura no modo de recepção
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  Área efetiva (Aberturaefetiva): • A área efetiva de uma antena é a razão entre a potência entregue à carga (conectada à antena) e a densidade de potência incidente. antena receptor Ae : área efetiva (abertura efetiva) (m ) PT : potência entregue à carga (ou recebida pela antena) (W) Wi : densidade de potência (da onda) incidente (W/m2) 2 • Para máxima transferência de potência ( Rr + RL = RT e XA = - XT ), temse: IT
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  Diretividade e Áreaefetiva máxima: • A relação entre a diretividade (D0) e a área efetiva máxima (Aem) é dada por: W0 = Pt 4πR 2 sendo W0 a densidade de potência radiada (antena isotrópica), em W/m 2, e Pt a potência total radiada (W). O meio é isotrópico, passivo e linear. PD Wt = W0 D gt = t gt (antena diretiva : #1) 4πR 2 Pr = Wt A r = Pt D gt A r 4πR 2 (potência recebida pela antena #2) Pr (4πR 2 ) D gt A r = Pt Pr (4πR 2 ) D gr A t = Pt D gt At = D gr Ar A tm = A rm Dr (invertendo as funções das antenas #1 e #2 : t ⇔ r ) ⇒ Dt D = r A tm A rm (aumen tan do − se D, aumenta − se A em ) (antena #1 é isotrópica : D t = 1)
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  Para um dipolomuito curto (l << λ), tem-se: A rm 0,119 λ λ2 = = = Dr 1,5 4π 2 A tm A rm = D r A tm  λ2  = Dr    4π    (antena #1 : dipolo muito curto) Direção de propagação da onda #1 (antena #2 : qualquer) # 2 A rm , D r A tm , D t R Tx Rx A relação entre a área efetiva máxima e a diretividade de qualquer antena é dada por:  λ2  A em = D 0    4π    No caso de ocorrência de perdas (inclusive pelo descasamento da polarização), tem-se: 2  λ2   λ2  2 * 2 ˆ ˆ ˆ ˆa A em = e t D 0   a w ⋅ a a = e cd 1 − Γ D 0   a w ⋅ a *  4π   4π      ( )
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  Equação da Transmissãode Friis • Relaciona a potência recebida com a potência transmitida entre duas antenas separadas por uma distância R (R>2D2/λ). Pt W0 = e tt (antena #1 : isotrópica ) 4πR 2 Pt D gt (θ t , φ t ) Pt G 0 t (θ t , φ t ) Wt = = e tt 4πR 2 4πR 2 sendo Wt a densidade de potência radiada (antena direcional). λ  A r = e tr D gr (θ r , φ r )   4π    2 ( θr , φr ) ( θt , φt ) Antena transmissora ˆ ( Pt , G t , D t , ecdt , Γt , a t ) R λ D gt (θ t , φ t )D gr (θ r , φ r )Pt 2  λ2  ˆ t ⋅ a* ˆr   Wt = e tt e tr Pr = e tr D gr (θ r , φ r )  a 4π  ( 4πR ) 2  2 Equação de Friis: 2 2  Pr 2 2  λ ˆ ˆr D gt (θ t , φ t )D gr (θ r , φ r ) a t ⋅ a * = e cdt e cdr (1 − Γt )(1 − Γr )  4πR  Pt   Antena receptora ˆ ( Pr , G r , D r , e cdr , Γr , a r )
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  Equação da Transmissãode Friis • Relaciona a potência recebida com a potência transmitida entre duas antenas separadas por uma distância R (R>2D2/λ). Equação de Friis: 2 2  Pr 2 2  λ ˆ ˆr D gt (θ t , φ t ) D gr (θ r , φr ) a t ⋅ a * = e cdt e cdr (1 − Γt )(1 − Γr )  4πR  Pt  
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  Equação da Transmissãode Friis • Relaciona a potência recebida com a potência transmitida entre duas antenas separadas por uma distância R (R>2D2/λ). Equação de Friis: 2 2  Pr 2 2  λ ˆ ˆr D gt (θ t , φ t ) D gr (θ r , φr ) a t ⋅ a * = e cdt e cdr (1 − Γt )(1 − Γr )  4πR  Pt  
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  • Para antenasalinhadas na direção de máxima radiação e recepção, sem descasamento de polarização, obtém-se: 2 Pr  λ  =  G 0t G 0r Pt  4πR  O termo [λ/(4πR)]2 é o fator de perda do espaço livre.
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  Equação de Localizaçãodo Radar • A seção transversal do radar (área de eco), σ, de um obstáculo (alvo) é definida como a área que intercepta aquela quantidade de potência que, quando radiada isotropicamente, produz no receptor uma densidade que é igual à espalhada pelo obstáculo (alvo) real. 2  σWi  lim   = Ws R →∞ 4πR 2   sendo Wi a densidade de potência incidente, Ws a densidade de potência espalhada e R a distância do alvo ao ponto de observação. R1 Antena transmissora Alvo, σ Onda incidente R2  W   4πR 2 s  σ = lim  R →∞ Wi    Onda espalhada A potência capturada (Pc) e que será radiada em seguida é dada por: Pt D gt (θ t , φ t ) P G (θ , φ ) PC = σWt = σ t 0 t t2 t = e tt σ 2 4πR 1 4πR 1 Antena receptora Geometria para determinação da equação mostrando o transmissor, o alvo e o receptor. do radar,
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  Equação de Localizaçãodo Radar (Cont.) Ws = Pt D gt (θ t , φ t ) Pc = e tt σ 4πR 2 ( 4πR1R 2 ) 2 2 ˆ ˆ Pr = A r Ws a w ⋅ a * 2 r 2 Pt D gt (θ t , φ t )D gr (θ r , φ r )  2  λ ˆ ˆr   a w ⋅ a* = e tt e tr σ  4πR R  4π 1 2   Equação do radar: 2 2   Pr λ 2 2  1  ˆ ˆr  a w ⋅ a* = e cdt e cdr (1 − Γt )(1 − Γr )σ D gt (θ t , φ t )D gr (θr , φ r )  4πR R  Pt  4π  1 2   âw: vetor unitário de polarização das ondas espalhadas. âa: vetor unitário de polarização da antena receptora. Para antenas alinhadas na direção de máxima radiação e recepção, sem descasamento de polarização, obtém-se:  Pr λ  G G  = σ 0 t 0 r   4πR R   Pt  4π  1 2  2
• 52.
  TEMPERATURA DA ANTENA Qualquerobjeto com temperatura superior ao zero absoluto (0 K = - 273° C) radia energia. A temperatura de “brilho” (brightness temperature – TB) associada a essa energia é definida como: 2 TB (θ, φ) = ε(θ, φ)Tm = (1 − Γ )Tm Tm: temperatura molecular (estrutura física). ε : emissividade (fator adimensional: 0 ≤ ε ≤ 1). Γ(θ,φ): coeficiente de reflexão da superfície para polarização da onda. 2π2π ∫ ∫ T (θ, φ)G (θ, φ)senθdθdφ B TA = 0 0 2π π ∫ ∫ G(θ, φ)senθdθdφ 0 0 TA: temperatura da antena (temperatura de ruído efetiva da resistência de radiação da antena: K). G(θ,φ): ganho (potência) da antena.
• 53.
  No caso deuma linha de transmissão sem perdas, incluindo as perdas de descasamento (reflexões), a potência de ruído transferida da antena ao receptor é dada por: Pr = kTA ∆f Pr: potência de ruído da antena (W). k: constante de Boltzmann (=1,38x10-23 J/K). TA: temperatura da antena (K). ∆f: largura de faixa (Hz). Havendo perdas na linha de transmissão entre a antena e o receptor, a temperatura efetiva da antena nos terminais do receptor é dada por: Ta = TA e −2 αl + T0 (1 − e −2 αl ) Ta: temperatura da antena nos terminais do receptor (K). TA: temperatura da antena nos seus terminais (K). α : constante de atenuação da linha de transmissão (Np/m). l: comprimento da linha de transmissão (m). T0: temperatura da linha de transmissão (K). A potência de ruído da antena com perdas é dada por: Pr = kTa ∆f
• 54.
  Considerando-se a temperaturade ruído do receptor, Tr , associada ao ruído térmico de seus componentes, a potência de ruído do sistema nos terminais do receptor é dada por: Ps = k (Ta + Tr )∆f = kTs ∆f Ps: potência de ruído do sistema, nos terminais do receptor (W). Ta: temperatura de ruído da antena, nos terminais do receptor (K). Tr: temperatura de ruído do receptor, em seus terminais (K). Ts: temperatura de ruído efetiva do sistema, nos terminais do receptor (K). Circuito equivalente para cálculo da potência de ruído do sistema (antena, linha de transmissão e receptor).
• 55.
  ANTENAS E PROPAGAÇÃO– Período: 2012.2 A. G. D’ASSUNÇÃO Problemas Propostos (Livro texto: Balanis, 2a ed.) Cap. 2: 2.3, 2.6, 2.7, 2.19, 2.25, 2.30, 2.31, 2.39, 2.70.