ARLA/CLUSTER: Verticais encurtadas: como ficam os radiais? (
fwd QRP-BR )
Carlos Neves (CT3FQ)
ct3fq ct3team.com
Sexta-Feira, 18 de Janeiro de 2008 - 15:07:08 WET
Parabéns Mourato pelo artigo, foi digno de se ver e aprender.
O mais grave que acontece é que a maioria de nós quando liga um cabo
coaxial a uma vertical fica logo contente se a SWR tiver abaixo de 1:5
e conclui logo que descobriu a pólvora...
Já, por experiencia própria, tive uma antena vertical para os 80 metros
que aquecia o solo (é um modo de falar), i.e. pelas minhas contas cerca
de 60% dos 3KW injectados na "queimavam-se" no solo, ou seja apenas 40%
é que era irradiado. Foi um fracasso completo tanto em QSJ, como tempo
gasto.
A menos que esteja enganado, a resistencia de irradiação duma antenta é
igual à impedância, se ela estiver na ressonância, ou seja, quando ela
não é nem capacitiva (curta) nem indutiva (longa).
Para quem se interessa pelo assunto, existe um artigo muito interessante
em http://k2kw.com/verticals/learning.html sobre as antenas verticais
do 6Y4A ,que também é digno de se ler.
73
Carlos Mourato wrote:
> Caros colegas
>
> Uma antena é sempre composta por dois terminais em oposição de fase.
> Sejam artificialmente encurtados compridos ou ressonantes, devem
> existir sempre dois pontos de tensão, desfasados em 180 graus em algum
> lado para que a radiação seja eficaz. A eficiencia de uma antena e
> como muito bem diz o colega Carlos Neves, depende da resistencia de
> radiação, e esta resistencia não é o mesmo que impedancia. A
> impedancia de uma antena, é a soma da resistencia de radiação com a
> resistencia de perdas. Ao passo que se encurta uma antena, aumenta-se
> a resistencia de perda e diminui-se a resistencia de radiação. Uma
> simples antena de vareta, com 1 ou 2 m de comprimento, quando
> artificialmente colocada em ressonancia, através de um sintonisador (
> que mais não faz do que alterar a fase da tensão de RF de modo a que o
> ventre de tensão fique no topo da vareta), apresenta uma resistencia
> de radiação extremamente baixa, da ordem de 1ohm ou menos e 49 ohms ou
> mais de perda. A resistencia de perda é a resistencia electrica dos
> materiais, a resistencia de terra e piora tudo quando existem bobines,
> pois devido á sua reactancia , ao serem atravessadas por correntes de
> RF aquecem e aumentam bastante a resistencia de perda. Sabe-se que a
> capacidade em ralação ao plano de terra, apresentada por um elemento
> radiador, encurta o seu comprimento fisico, pelo que se utilizam os
> chamados chapéus capacitivos, para encurtar fisicamente um elemento de
> antena. Na verdade os chapéus capacitivos servem para adicionar
> capacidade entre os dois elementos duma antena. Assim sendo, com a
> adição dos chapeus capacitivos, diminui-se não só o comprimento da
> antena para uma dada frequencia, como tambem a indutancia necessaria
> das bobines de carga, de modo a diminuir a resistencia de perda. Em
> ondas longas, nos radiofarois utilizam-se chapeus capacitivos enormes,
> que permitem uma antena com comprimentos de 1/8 de onda ou menos,
> funcionarem com bom rendimento, em frequencia muito baixas.
> Quanto aos planos de terra, e porque na campo das antenas estamos
> sempre a aprender, e cada caso é uma caso, devemos observar os
> comportamentos padrão que se repetem mais ou menos frequentemente nas
> diversas montagens. A antena mais simples é porventura a mais
> eficiente, e não passa de um simples dipolo de meia onda, em que a
> resistencia de radiação é praticamente igual à impedancia. A
> resistencia de perda neste caso seria apenas a resistencia ohmica do
> fio. Se colocarmos um dipolo na verticalteremos uma antena vertical
> como é logico. E se queremos que a antena apresente cerca de 50ohms
> então teremos de formar um angulo de cerca de 120 graus entre os dois
> elementos da antena para baixar a impedancia, mantendo-se a eficiencia
> elevada. Neste caso a antena adquir alguma direcionalidade no sentido
> da dobra dos elementos. Para evitar esse inconveniente, adiciona-se
> mais 2 ou 3 radiais e a coisa fica omnidirecional. Temos então uma
> antena verical de 1/4 de onda, com mais 3 ou 4 radiais de tambem 1/4
> de onda, que no total dá uma antena vertical de meia onda, ou seja
> nada mais nada menos que um simples dipolo vertical independentemente
> do numero de radiais que tem. o ganho desta antena é de 1 dBd e nada
> mais que isso. A resistencia de radiação desta antena é de 50 ohms
> menos a resistencia de perda que é apenas a resistencia electrica dos
> elementos.
> Quanto às antenas estarem com radiais enterrados ou no ar, a diferença
> é que a terra condutora quando alimentada pelos radiais enterrados
> forma um plano capacitivo muito elevado em relação ao elemento
> vertical, pelo que a altura do elemento vertical sai muito encurtada.
> É diferente colocar apenas 3 elementos ou colocar uma chapa circular
> com 1/4 de onda raio na base da antena. Como tal é normal as antenas
> montadas ao nivel do solo, com planos de terra enormes, e como tal
> muito capacitivos, terem um comprimento menor que uma montada com
> apenas 3 radiais de 1/4 de onda. Note-se que para efeitos de
> ressonacia apenas é valido o comprimento de 1/4 de onda, ou o ponto em
> que a tensão de RF esteja desfasada em 90 graus em relação ao ponto de
> alimentação, porque mesmo nos planos de terra enterrados, existe
> pontos de tensão elevados de RF no solo.
> Para terminar, só queria referir que talvez o colega Neves esteja a
> confundir a resistencia de radiação da antena de 1/4 de onda ao
> afirmar que é de 32 ohms. Esse valor é normalmente a impedancia no
> ponto de alimentação, duma antena com os radiais a 90 graus, pelo que
> se necessita de usar um troço de cabo coaxial na alimentação, ou outro
> dispositivo, como transformador de impedancia. No entanto a
> resistencia de radiação é tambem de 32 ohms, devido ao facto da
> resistencia de perda ser baixa, e neste caso a eficiencia é sempre
> elevada, bem proxima de 100%. Um caso tipico de necessidade de ajustar
> este tipo de antena, são aquelas antenas normalmente usadas pelos
> bombeiros em VHF banda baixa, em que o elemento vertical é dobrado e
> ligado à massa nos radiais, aumentando assim a impedancia do elemento,
> de modo a que com os radiais a 90 graus fique proxima dos 50ohms.
> Convem lembrar uma coisa importante. Não é o valor da resistencia de
> radiação que torna a antena mais ou menos eficiente, mas sim a
> resistencia de perda, e as duas estão inversamente relacionadas.
> Uma antena eficiente com 50ohms, não é mais eficiente que uma com
> 75ohms ou 300 ohms ou mesmo 10 ohms, desde que a resistencia de perda
> seja apenas residual. Em broadcasting de FM usa-se muito colocar uma
> serie de dipolos em paralelo, ficando a impedancia destes em meia
> duzia de ohms ( 8 dipolos de 50 ohms ficam com 6,25 ohms), e depois
> utiliza-se um transformador de impedancia (normalmente uma linha de
> 1/4 de onda com uma determinada impedancia) para elevar aos 50 ohms do
> cabo e do emissor a impedancia do conjunto. Aqui a resistencia total
> de radiação é bem baixa e é eficiente, o mesmo se passa com um dipolo
> dobrado de 300 ohnms que se alimentado por uma linha de 300ohms e
> ligado a um emissor com saida a 300 ohms, tambem é quase 100%
> eficiente, sendo a resistencia de radiação neste caso elevada.
> E posto isto, devido a que de facto o campo das antenas é das coisas
> mais complicadas, e onde se está sempre a aprender, fico à espera de
> mais "material" sobre este assunto, porque tambem eu gosto muito de
> aprender e de ser corrigido naquilo em que porventura possa estar errado.
> Um bom fim de semana para todos
>
> 73 de CT4RK
>
>
>
>
> m 18/01/08, *Carlos Neves (CT3FQ)* <ct3fq ct3team.com
> <mailto:ct3fq ct3team.com>> escreveu:
>
> Bom dia
> Depende do que estamos a falar. Se de radiais elevados ou de
> enterrados.
> Se tiverem enterrados o comprimento não é critico e quanto maior for o
> nº de radiais melhor.
> O maior problema das antenas verticais reside na eficiencia versus
> perdas, pois 1/4 vertical com 4 radiais apresenta uma resistência de
> radiação na ordem dos 32 ohms muito longe dos 52 desejados.
>
> Sem dúvida um bom assunto para ser discutido pelos presentes.
>
> 73
>
> Carlos Neves
>
>
> Carlos Fonseca - CT1GFQ wrote:
> >
> >
> >
> > Oi pessoal, bom dia.
> >
> > Uma dúvida que me surgiu: em antenas verticais encurtadas (por
> bobina ou
> > chapéu), montadas em solo (como a PAC12, por exemplo), como deveriam
> > ser os
> > radiais?
> >
> > Hipóteses que pensei:
> > . seguir a convenção de pelo menos 4 radiais de 1/4 de onda (ou mais
> > radiais)
> > . usar 4 (ou mais) radiais também bobinados
> > . usar 4 (ou mais) radiais do tamanho físico da antena
> > . NDA :)
> >
> > ----
> >
> > Achei uns links bacanas:
> > http://www.chem.hawaii.edu/uham/radials.html
> > < http://www.chem.hawaii.edu/uham/radials.html>
> > http://www.astrosurf.com/luxorion/qsl-radials.htm
> > < http://www.astrosurf.com/luxorion/qsl-radials.htm>
> >
> > No primeiro, o autor fala literalmente: "radiais de terra não
> precisam
> > ser
> > mais compridos do que a altura da antena... uma antena encurtada
> > possui um
> > campo-próximo (near-field) mais compacto... o terra só precisa
> alcançar o
> > limite do campo-próximo".
> >
> > No segundo, eu acho, descobri que os radiais servem como 'retorno'!
> > "parte
> > significativa da energia sai o elemento irradiante para o solo
> (que é um
> > terra com muita perda). Esta radiação deve ser re-injetada no
> sistema, no
> > ponto de alimentação desta, com a menor perda possível para ser
> irradiado
> > pela antena em um novo ciclo".
> >
> > --hg
> >
> >
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> Carlos Mourato
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