Eletromagnetismo - antenas

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1. Introdução

O surgimento das antenas teve início com a unificação das teorias magnética e elétrica. Tal unificação se deu pelas Equações de Maxwell, que datam de 1873.
Em 1886, o Professor Heinrich Rudolph Hertz apresentou ao mundo o primeiro sistema eletromagnético wireless, transmitindo um sinal a uma distância de quatro metros entre duas antenas.
Estas antenas na verdade eram duasplacas de metal conectadas a dois bastões metálicos. Estes dispositivos eram ligados a duas esferas, e estas separadas entre si por uma distância pré-determinada. Nas esferas era adaptada uma bobina que gerava descargas por centelhamento. As centelhas por sua vez, ao atravessar o espaço entre esferas, produziam ondas eletromagnéticas oscilatórias nos bastões.
Já em 1901 notou-se um avanço natransmissão de sinais a maiores distâncias. Guglielmo Marconi foi capaz de fazer a primeira transmissão transatlântica. Sua antena transmissora consistia em cinqüenta fios verticais na forma de um ventilador conectado à terra por um transmissor. A antena receptora possuía 200 metros.
A partir da Segunda Guerra Mundial, experimentou-se um grande avanço na tecnologia das antenas com a introdução de guiasde onda de abertura, cornetas e refletores. O fator determinante para tal evolução foi a invenção de geradores de microondas.
Aliaram-se a essas modernidades os avanços na arquitetura de computadores, com o desenvolvimento de métodos numéricos que permitiram a análise e o design com bastante acurácia de complexas configurações de sistemas de antenas. Isso se deu nas décadas de 60 a 90.
Desde asprimeiras antenas até a atualidade, os princípios físicos que regem seu projeto e desenvolvimento foram sendo aprimorados e descobertas novas maneiras e tecnologias de se transmitir e receber sinais eletromagnéticos.
Atualmente, as antenas em alguns casos são estruturas de extrema complexidade e importância nas comunicações.

2. Definição

Uma antena é o elemento de uma ligação via rádio,responsável pela irradiação ou pela recepção de ondas eletromagnéticas. Transfere energia de um circuito para o espaço e vice-versa.
A radiação pode ser pensada como um processo de transmissão de energia elétrica, a radiação ou emissão de ondas eletromagnéticas no espaço livre é obtida de forma eficiente com a utilização de estruturas condutoras e/ou dielétricas denominadas antenas. Ela é necessáriapor duas razões básicas, que é melhorar a eficiência de radiação e o casamento de impedância visando minimizar as reflexões. O princípio de funcionamento reside na utilização de uma corrente e tensão de uma linha de transmissão ou os campos eletromagnéticos de um guia de onda para emitir a onda eletromagnética no meio, assim uma antena pode ser usada para transmitir ou receberenergia eletromagnética. São variados os tipos de antenas onde as mais comuns são: (dipolo, helicoidais, antenas de abertura, etc).

3. Classificação

Como a classificação de antenas é um tema muito abrangente, adotaremos aqui a divisão em cinco categorias: Isotrópicas, Dipolo, Omnidirecional, Path e Yagi .

3.1. Antenas Isotrópicas
São antenas que irradiam o sinal igualmente em todas asdireções, não são utilizadas em aplicações reais pois não existem, são apenas conceito de uma antena ideal.

3.2. Antenas Dipolo
São antenas que irradiam o sinal horizontalmente em todos os sentidos.

3.3. Antenas Omnidirecionais
São antenas de dipolo que irradiam o sinal em 360º.

3.4. Antenas Path
São antenas que irradiam o sinal no formato do feixe de uma lanterna.

3.5. Antenas YagiSão antenas que irradiam o sinal no mesmo formato das antenas Path, porém tem o sinal mais concentrado.

4. Principais Fatores

Os principais fatores a serem observados em uma antena são: Ganho, Largura do Feixe, Rejeição de Polarização Cruzada, Relação Frente Costas e Diretividade.

4.1. Ganho
O ganho de uma antena é dado ao medirmos a potência que é induzida nela por um sinal constante e...
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