Antena Yagi
Antena Yagi-Uda ou simplesmente Yagi é uma antena direcional utilizada para captação de ondas de rádio, radares e até mesmo Wi-Fi. A antena constitui-se de um elemento ativo (dipolo) e elementos parasitas. Um dos elementos parasitas é o refletor que é geralmente 5% mais longo. Os outros elementos irão funcionar como elementos diretores.
Histórico
editarA antena foi desenvolvida por Hidetsugu Yagi, professor da Universidade de Tohoku, Japão, e por seu colega e assistente Shintaru Uda.[1][2]
Yagi publicou a primeira referência em inglês em um artigo de pesquisa de 1928 sobre a pesquisa de ondas curtas no Japão e tornou-se associado ao seu nome.
As antenas Yagi foram amplamente utilizadas pela primeira vez durante a Segunda Guerra Mundial em sistemas de radar por japoneses, alemães, britânicos e americanos.
Após a guerra, eles viram um grande desenvolvimento como antenas de televisão domésticas . A antena Yagi-Uda é caracterizada por um arranjo de elementos, composto por: um elemento refletor, um elemento radiante e um ou mais elementos diretores. A alimentação da antena é feita no elemento radiante, que por sua vez é o único elemento ativo do arranjo.
Na literatura encontra-se o termo “driven element” para referenciar o elemento ativo e na maioria das antenas Yagi Uda é utilizado um dipolo simples ou um folded dipole como elemento radiante. Em português, o folded dipole é chamado de dipolo dobrado.
As Antenas Yagi Uda, foi aceito na Europa e América do Norte, onde foi incorporado a produção comercial, de sistemas de transmissão, TV e outros.
Descrição
editarUma antena YAGI consiste de N elementos cilíndricos dispostos paralelamente, no qual o segundo elemento e o excitador que alimentado por uma tensão externa por este motivo chamado de elemento irradiante. Os demais elementos são parasitas sendo o primeiro o refletor e os demais são elementos diretores.
As antenas YAGI UDA operam em diversas faixas de comprimentos de ondas
- HF (3-30 MHZ)
- VHF (30-300 MHZ)
- UHF (300-3000 MHZ)
Este tipo de antena constitui-se de um dipolo de meia onda. A construção desse tipo de antena segue da seguinte maneira os elementos, são dispostos sobre uma haste de metal que e o braço da antena ocorre da seguinte maneira o elemento refletor e construído de forma a ter um comprimento um pouco maior que o elemento excitador (irradiante).
Para acomodar a reatância indutiva causada pelo acoplamento mútuo devido ao espaçamento de 0,25 λ entre os elementos do refletor e excitador os outros elementos que compõem a antena, são os diretores são menores que o elemento excitador e são espaçados por uma distancia maior que que o refletor, tipicamente de 0,37 λ . Fazendo com que esses elementos comporte-se de forma capacitiva ,sendo assim funcionando como elementos diretores de sinal.
Características a ser observadas para construção de um projeto de
antena YAGI UDA são:
- Elevada diretividade ou ganho de (10 a 20 Db )
- Baixa impedância de entrada ( Z in 75 Ω )
- Ângulo de meia potencia estreito (menor que 60 ° )
- Alta relação frente costas (acima de 13 Db)
Propriedades relacionadas a disposição e dimensões dos elementos.
Teoria da operação
editar- Refletor: E o maior elemento parasitário localizado atrás do elemento irradiante possui uma distancia entre 0,1 λ a 0,25 λ .
- Elemento irradiante (fonte alimentadora) : O elemento irradiante e o dipolo ou ressonante , tem seu comprimento de onda entre 0,45 λ a 0,49 λ da frequência requerida aplicada no ponto de alimentação, no qual e 5% menor que o refletor. E o comprimento deste influencia em todas as características da antena.
- Elemento diretor: E o menor elemento parasitário em torno 5% menor que o elemento irradiante e as antenas são compostas por N elementos diretores e seus comprimento variam entre 0,4 λ a 0,45 λ .Variação depende entre as quantidades de elementos e espaçamentos entre eles ,largura de banda e diâmetro destes, à separação entre os diretores variam entre 0,3 λ a 0,4 λ .
Verificação de desempenho de uma antena YAGI-UDA
editar- Diagramação de irradiação: Uma importantíssima característica a ser observada e o diagrama de irradiação pois nela esta contida o mapeamento gráfico de uma antena das propriedades irradiantes, ou seja mostra a energia irradiada que se distribui pelo espaço tridimensional ao redor de uma estrutura na condição de um campo distante. O diagrama de uma antena de meia onda tem formato toroidal ,sendo assim a sua irradiação se da na direção norte, sul, leste, oeste, porem de forma desigual acima e abaixo da antena sendo assim direcional.
- Impedância de entrada: A impedância de entrada de uma antena (elemento irradiante), e definida pela impedância nos terminais da antena ou razão entre tensão e corrente.
- Largura de banda: A largura de banda para uma antena pode ser definida como o espectro de frequências dentro do qual seu desempenho, em relação a algumas características, que concordam com um conjunto de especificações.
- Diretividade: A Diretividade e a sensibilidade em captar ou irradiar sinais numa dada direção a diretividade de uma antena de dipolo de meia onda bidirecional.
- Ganho: E outra propriedade importante de uma antena relativa a sua transmissão ou recepção, e uma propriedade comparativa da potência de uma antena em relação a antena de dipolo padrão nas mesmas condições e frequências e expressa em decibéis .
Análise
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As antenas possuem configurações para somente receber ou transmitir sinais, e também pode desempenhar as duas funções. Este processo acontece da seguinte maneira no caso da emissão uma corrente elétrica alternada e produzida pelo transmissor tem sua intensidade variando no tempo. Esta corrente faz com que os elétrons e prótons oscile ao longo do condutor e essa oscilação faz com que produza um campo eletromagnético ressonante, estas ondas produzidas são emitidas viajam através do espaço.
No caso da recepção a antena funciona da mesma forma que na recepção no entanto com diversos tipos de ondas que cada antena emite a antena somente ira captar apenas as ondas que estão na faixa de frequência programada. A onda ao chegar em uma antena receptora a onda induz uma corrente alternada que oscilara em frequência idêntica a sua emissora. Se a corrente que gerou a onda na antena transmissora, ela pode ser amplificada no receptor.
Com a imissão da onda pelo elemento radiante na direção dos diretores, estas ondas são individuais e emitidas com atraso de fase que organizam em fase portanto se somam para frente com interferência construtiva. Enquanto as ondas no refletor são emitidas para atrás e estão fora de fase interferência
destrutiva. Portanto esta antena e direcional e pode ser configurada na horizontal ou na vertical.
Design
editarAtualmente as antenas Yagi ainda são utilizadas para recepção de radiofrequências e amplamente utilizadas para receber sinais de televisão e telefonia, operando na faixa VHF (Very High Frequency) e UHF (Ultra High Frequency) e também usadas por radioamadores. Além disso, após o surgimento da tecnologia Wireless, a antena Yagi também foi adotada como meio de se conseguir uma melhor comunicação em longas distâncias.
Com as antenas As antenas omnidirecionais são amplamente utilizadas para transmissão de rádio e em dispositivos móveis que usam rádio, como telefones celulares, rádios FM, walkie-talkies, redes de computadores sem fio, telefones sem fio, GPS, bem como para estações base que se comunicam com rádios móveis.
E também tem grande aplicação na área da biologia pelo método da telemetria que refere-se às metodologias que utilizam o princípio da rádio transmissão para quantificar fenômenos biológicos, à distância. O rádio na automação industrial cumpre o papel de transmitir dados em situações de longa distância. É muito útil em ambientes de difícil acesso, como no caso dos poços de petróleo terrestre. Os rádios de telecomunicações colaboram para o aumento da segurança e promovem ganhos operacionais, além de atender requisitos como integridade e disponibilidade. [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]
Ver também
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Referências
- ↑ «Yagi Antenna» (em inglês). Consultado em 25 de abril de 2018
- ↑ Uda, Shintaro (1927). «On the Wireless Beam of Short Electric Waves». Journal of the Institute of electrical engineers of Japan. 20
- ↑ FUSCO, VINCENT.F Teoria e tecnicas de antenas : principios e pratica / Vincent F.fusco; tradução Jose Lucimar do Nascimento —Porto Alegre:bookman, 2006.
- ↑ DISSERTAÇÃO DE MESTRADO Otimização do Projeto da Antena Yagi-Uda Pelo Método Particle Swarm Optimization - PSO Marcos Antônio Rosa das Chagas Belém-( http://www.ppgme.propesp.ufpa.br/ARQUIVOS/dissertacoes/2011/Marcos %20Chagas.pdf .)
- ↑ DISSERTAÇÃO DE MESTRADO PROJETO DE ANTENA IMPRESSA PARA SISTEMA DE TRANSMISSÃO SEM FIO ALEGRETE 2013 (https://dspace.unipampa.edu.br/bitstream/riu/979/1/Projeto%20de %20antena%20impressa%20para%20sistema%20de%20transmiss %C3%A3o%20sem%20fio.pdf )
- ↑ L. T. Hoffmann and A. T. Gómez, “Abordagem do problema de localização de antenas utilizando um sistema de informação geográfica”.
- ↑ O dipolo de meia onda (TEL002) (https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/telecom-artigos/1604-tel002.html)
- ↑ Antenas. (https://www.electronica-pt.com/radio-frequencia/antenas)
- ↑ A Vida Selvagem e as Ondas do Rádio: Apenas Uma Técnica Chamada Telemetria.EMBRAPA,Corumbá, MS 2004 . (https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/784146/1/DOC71.pdf)
