ARLA/CLUSTER: Verticais encurtadas: como ficam os radiais? ( fwd
QRP-BR )
Carlos Mourato
radiofarol gmail.com
Sexta-Feira, 18 de Janeiro de 2008 - 16:19:24 WET
OK colega Neves
Tudo correcto. A resistencia de radiação seria igual à impedancia numa
antena ideal. Ou seja! num dipolo feito com material supercondutor, onde não
existissem perdas. Mas como não é o caso, e como normalmente utilisamos fio
de cobre ou aluminio , a resistencia de radiação é sempre menor que a
impedancia, no valor da resistencia electrica dos condutores, neste caso no
valor da resistencia electrica do fio de cobre da antena, se tomar-mos por
referencia um dipolo devidamente ajustado para uma dada impedancia. Assim,
se o total do fio tiver por exemplo 1 ohm, e se a antena estiver
teoricamente a 1 para 1 de VSWR, teremos para um diplo de meia onda com
angulo ajustado para 50 ohms, 1 ohm de perda e 49 ohms de radiação. o que
dará um rendimento de cerca de 98%.
Quando existe aquecimento em algum ponto da antena ou do plano de terra, é
sinal que estão a existir elevadas perdas, e como tal a resistencia de
radiação deve estar muito baixa.Como é lógico, qualquer aquecimento em
qualquer ponto de uma antena, só pode ser provocado pela resistencia de
perda, visto que a resistencia de radiação, dissipa a potencia no espaço e
não no material.
Um dos pontos fracos de qualquer antena com bobines, é exactamente o facto
de as bobines aquecerem e aumentarem exponencialmente as perdas.
No meu batente, temos um visor de infravermelhos, para olhar para as antenas
na escuridão e assim detectarmos os pontos onde a antena pode estar a
perder energia por aquecimento. É muito curioso verificar que o solo , em
frente à antenas, depois de algum tempo de estar a emissão no ar, e a cerca
de 50m, está cerca de 3 a 4 graus mais quente. O nosso visor é um
instrumento muito sostificado e interessante, permitindo visualizar uma
serie de parametros entre eles a temperatura à distancia de Kms. Só não ve o
diagrama de radiação!!!! quem inventar um aparelho que veja o diagrama real
de radiação de uma antena ficará para a historia, porque até hoje isso não é
possivel. O que existe por aí são apenas "suposições" baseadas em modelos
matemáticos de computador, mas de que eu duvido muito da exactidão.
73 de CT4RK
Em 18/01/08, Carlos Neves (CT3FQ) <ct3fq ct3team.com> escreveu:
>
> 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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