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Ondas Estacionárias

Postado em 27-12-2012 @ 9:00 PM

Ondas Estacionárias

Vários fatores influem na qualidade de uma antena, tais como, ganho, R.O.E, qualidade dielétrica do material usado (alumínio,latão,cobre,bronze, etc...), circuito dielétrico da mesma, impermeabilidade contra agentes poluentes, consumo de potencia radioelétrica, resistência física da mesma, etc...

 

Neste artigo, vamos falar sobre um destes fatores, ou seja, sobre "ondas estacionárias".

Como o nome diz, são ondas eletromagnéticas (freqüências) estacionadas na antena.

Um transmissor de rádio freqüência, manda para a antena uma freqüência com uma determinada potencia, para que esta seja irradiada ao espaço livre com o máximo rendimento possível. Acontece que parte desta potencia aplicada na antena não é irradiada para o espaço livre, e sim refletida internamente na mesma, ficando esta parte das ondas eletromagnéticas, estacionadas na antena, sendo que em alguns casos (dependendo da potencia e da freqüência), elas podem retornar a etapa de saída do radio transmissor causando sérios prejuízos, como a queima desta etapa.

 

Portanto, "ondas estacionárias" é a relação entre a potencia irradiada e a potencia refletida por uma antena. Esta onda estacionária pode ser medida basicamente de duas maneiras:

1- Através de um medidor da R.O.E(ondas estacionárias), com escala direta e própria.
2- Através de um wattímetro, onde fazemos o cálculo em percentual da potencia refletida.
Ex: Se um wattímetro instalado entre o rádio e a antena, acusar uma potencia irradiada de 200 mw e uma potencia refletida de 5 mw, a onda estacionária nesta antena será de 2,5 %

Vejamos a comparação entre a escala da R.O.E e percentuais:

R.O.E : 1 = o% , 1.2 = 1% , 1.5 = 4% , 2 = 11% , 3 = 25%, 4 = 36% e 5 = 50%

Classifico a onda estacionária de uma antena pelo percentual como segue:

Até 4% ótima, entre 4 e 8% boa, entre 8 e 11% regular, entre 11 e 18% ruim, entre 18 e 25% péssima. Esta classificação é válida individualmente por antena, para comparação entre duas ou mais antenas, elas deverão ter o mesmo ganho em dbi.

Ex:
A) uma antena omni de 8dbi e uma de 15 dbi possuem estacionária de 4%, ambas estão ótimas, porem a de 15 dbi tem um ganho maior, portanto um alcance também maior. B) duas antenas omnis de 8 dbi, uma tem estacionária de 1% e a outra de 4%, a omni com estacionária de 1% é melhor que a com 4%, porque mesmo as duas tendo ganhos iguais, a com 1% de estacionária terá melhor qualidade no sinal irradiado bem como maior alcance. C) uma antena omni de 8 dbi com 1% de estacionária irradiará um sinal com melhor qualidade e em maior distancia que uma omni de 9 dbi com estacionária de 11%.

Importante sabermos que não se pode determinar a qualidade da antena, levando em conta isoladamente, o ganho ou a estacionária, estes dois fatores estão atrelados entre si.

Ex:
a) uma antena com ganho de 30 dbi e estacionária de 75%, só causará problemas. b) uma resistência de 50 ohms, colocada na ponta de um cabo RG 213, com comprimento em múltiplos da freqüência, terá estacionária de aproximadamente 2%, não irradiará nada, pois não é uma antena.

Bem, acredito que ficou claro o que são "ondas estacionária"( R.O.E), agora vamos ver os fatores que determinam a R.O.E em uma antena, como acontece e por que acontece.

Uma antena tem como finalidade acoplar a impedância de saída de um transmissor com a impedância do espaço livre, e para que isto aconteça, a antena deverá estar sintonizada para a freqüência deste transmissor. Obs: Quando falo em impedância de saída de um transmissor de RF , não estou falando em impedância resistiva a cargas elétricas e sim a ondas eletromagnéticas.

Alerto para este detalhe, pois muitos já tentaram achar os 50 ohms tanto no cabo coaxial quanto no conector da antena de transmissão de dados em 2.4 ou 5.8 ghz. As antenas podem funcionar, dependendo do tipo, com o gama (elemento irradiante vivo) em aberto ou em curto com relação à massa (malha do cabo, plano terra etc..), portando um multímetro comum usado em eletrônica, ou vai acusar curto zerando o mostrador, ou não vai registrar nada.

Quanto mais precisa for esta sintonia, menor será o percentual de ondas estacionárias nesta antena.

Para que uma antena esteja sintonizada na freqüência que queremos irradiar, é necessário que seus componentes ativos e as distancias entre eles, sejam calculados com base no comprimento de onda desta freqüência.

Ex:
Normalmente em 2.4 ghz, usamos 11 canais que vão de 2.412(canal 1) a 2.462(canal 11) Mghz, uma antena para atender todos estes canais, deverá estar sintonizada na freqüência de 2.437(canal 6) Mghz, para que sua R.O.E tenha uma alteração uniforme, tanto para os canais acima quanto para os canais abaixo do 6º. Portanto seus componentes terão como base para os cálculos o comprimento de onda de 123,1 mm. Esta antena irradiará um sinal com melhor qualidade no canal seis, mas sem comprometer a qualidade nos canais um e onze. Se, no entanto ela estiver sintonizada no canal onze, o canal um, ou vice-versa, poderão ficar comprometidos com relação a estacionária, pois serão dez canais distantes da sintonia e não cinco como no caso anterior.

Este é o principal fator que pode determinar o valor da estacionária de uma antena, existem outros fatores, bem mais complexos que podem auxiliar na formação da onda estacionária (composição do circuito ressonante da antena), de acordo com suas capacidades resistivas, indutivas e capacitivas, conforme o tipo e modelo do mesmo.

Mas para explicar estes fatores mais complexos, precisamos saber como fabricar uma antena, e como não é o propósito desta matéria, ficamos somente com o fator principal.

Bem, como vimos, uma antena já vem com sua R.O.E (ondas estacionárias), pré determinada quando de sua fabricação, portanto não podemos melhorá-la após isto, e sim cuidar para que a mesma não venha a piorar com o uso.

Uma antena pode ter sua R.O.E aumentada, pós fabricação, por alguns fatores, sendo que os mais comuns são: Poluição interna do gama através do acumulo de elementos poluentes encontrados no ar sobre o mesmo(elemento irradiante vivo), por oxidação deste ou por infiltração de umidade na antena.

Para tentarmos evitar que tal aconteça, devemos impermeabilizar (o melhor possível) toda e qualquer conexão que fique exposta ao tempo, tomando o cuidado de não fechar nenhum orifício natural existente na antena.

Obs: Alguns tipos ou modelos de antenas possuem orifícios em sua base, para que haja um equilíbrio da pressão atmosférica interna com a externa, evitando principalmente que em casos de mudanças acentuadas na temperatura, não seja sugada para dentro da antena, umidade que por ventura tenha se infiltrado no cabo coaxial. Portanto uma antena pode perder a qualidade do sinal irradiado durante seu tempo de uso, sem perder seu ganho em dbi. Neste caso, devemos primeiro verificar se há sinais de umidade ou de oxidação nas conexões externas e principalmente no conector da antena. Se houver, trocaremos estas conexões e se o problema continuar, provavelmente esta antena esta com infiltração de umidade ou oxidada internamente, conseqüentemente sua R.O.E estará acima do aceitável.