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<BODY>
<DIV dir=ltr align=left><BR> </DIV>
<DIV></DIV>
<DIV><FONT face=Verdana size=2><SPAN class=286584013-24112006>Boa tarde, bem
quer dizer com esta chuva e vento o mais provavel é que o pessoal esteja e rezar
para que as espias, abraçadeiras e afins se aguentem !!!</SPAN></FONT></DIV>
<DIV><FONT face=Verdana size=2><SPAN
class=286584013-24112006></SPAN></FONT> </DIV>
<DIV><FONT face=Verdana size=2><SPAN class=286584013-24112006>Mas cá vai mais
alguma informação que quem sabe para quem gosta de testar coisas e coisas, não
será um passa tempo em busca do resultado ... quase perfeito...
</SPAN></FONT></DIV>
<DIV><FONT face=Verdana size=2><SPAN
class=286584013-24112006></SPAN></FONT> </DIV>
<DIV><FONT face=Verdana size=2><SPAN class=286584013-24112006>Chamo a atenção
para o que está indicado com a cor <FONT
color=#0000ff><U><STRONG>AZUL</STRONG> </U></FONT><FONT color=#000000> se
Ligações a paginas que completam a informação contida neste
e-mail.</FONT></SPAN></FONT></DIV>
<DIV><FONT face=Verdana size=2><SPAN
class=286584013-24112006></SPAN></FONT> </DIV>
<DIV><FONT face=Verdana size=2><SPAN
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<DIV><FONT face=Verdana size=2></FONT> </DIV>
<DIV>
<P align=center><B><FONT size=5>A ANTENA "MAGNETIC LOOP"</FONT></B></P>
<P align=center><FONT size=1>Por PY4ZBZ em 5/10/2003
Atualizado em 30/10/2006</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P>Neste artigo vou descrever o principio da antena "Magnetic Loop", que
doravante chamarei de <B>Magloop.</B></P>
<P>Esta antena é muito interessante para operação portátil, devido ao seu
tamanho reduzido, se comparado ao dipolo de meia onda. Se for corretamente
construída, terá um ganho apenas ligeiramente inferior ao dipolo de meia onda
(mas nunca igual ou maior !). E o mais importante, <B>NÃO precisa de plano de
terra</B> ou "contra-peso" como por exemplo as antenas encurtadas com bobinas
usadas para operação HF em automóveis.</P>
<P>A antena tem este nome de <B>elo magnético</B> pois na região de campo
próximo predomina o campo magnético sobre o campo elétrico, devido a alta
corrente dentro do elo. Mas na região de campo distante, onde ocorre a
propagação convencional, os campos elétrico e magnético em nada se distinguem de
qualquer outra antena e mantêm entre si a famosa relação de 377 ohms, também
conhecida como impedância da onda eletromagnética.</P>
<P>Um ponto fraco desta antena é a sua banda passante muito estreita, o que
dificulta um pouco a sua sintonia, mas é positivo para eliminação de
interferências de freqüências adjacentes. Outro ponto fraco é que a sua
construção deve seguir um rígido padrão de qualidade, como será mostrado neste
artigo.</P>
<P>Veja uma foto de 5 antenas Magloop, construídas pelo nosso engenhoso
colega <B><A href="http://hps.infolink.com.br/py1ahd/">Alex,
PY1AHD</A></B> (tem uma escondida debaixo do tampo da mesinha redonda branca
!...). Alex está de camiseta branca na foto, e está segurando uma Magloop com
capacitor de pistão com acionamento hidráulico feito com duas seringas, uma que
aciona o capacitor variável e a outra que permite o comando a distancia via
mangueira, na mão direita do Alex :</P>
<P align=center><IMG height=525 src="cid:040433814@24112006-3830" width=700
border=0></P>
<P align=left>Para entender melhor como funciona esta antena, mostrarei a seguir
que ela simplesmente equivale fisicamente a um dipolo encurtado e deformado de
tal maneira que as suas extremidades fiquem próximas uma da outra e ligadas a um
capacitor que permite a re-sintonia, compensando o encurtamento (diminuição da
indutância) do condutor. A nova forma assumida pelo dipolo pode ser um quadrado
(como na tabela seguinte), ou um octógono ou <B>melhor ainda, um circulo</B>
(alguns até usam o formato triangular, mas é o que tem a menor eficiência).</P>
<P align=left> Veja a tabela seguinte, que elaborei baseada em cálculos
feitos (para condição de espaço livre) com o<FONT color=#0000ff> </FONT><A
href="http://planeta.terra.com.br/lazer/py4zbz/antenas/antenas.htm"><FONT
color=#0000ff>MMANA</FONT> </A>e o <A
href='http://www.btinternet.com/~g4fgq.regp/page3.html#S301"'><FONT
color=#0000ff>RJELOOP1</FONT></A> :</P>
<P align=left><B>Legenda: P</B> = comprimento (ou perímetro) do condutor, em
comprimento de onda, <B>Rr </B>= Resistência de radiação da
antena, <B>G</B> = Ganho da antena em relação ao dipolo de meia onda
e <B>B</B> = banda passante em % da freqüência de ressonância . A primeira
figura é o dipolo linear de meia onda e a ultima é o mesmo dipolo retorcido e
encurtado para virar uma Magloop.</P>
<P align=center><IMG height=500 src="cid:040433814@24112006-3837" width=614
border=0></P>
<P align=left>Pode se observar facilmente o que acontece com os principais
parâmetros da antena a medida que o dipolo linear original é deformado até as
suas extremidades ficarem próximas e sem mudar o comprimento do condutor (da
primeira até a terceira figura), e finalmente, reduzindo o comprimento do
condutor, o que então necessita do capacitor C, para conseguir a sintonia na
mesma freqüência obtida com comprimento do condutor igual a meia onda, e resulta
numa antena Magloop. O perímetro P desta ultima antena na tabela acima, que é
uma Magloop, é de um quarto de onda, apenas para referencia de calculo, mas na
pratica, este perímetro pode ser compreendido entre <B>10 e 90% de meio
comprimento de onda</B>, ou seja, de <B>0,05 até 0,45 lambda.
(lambda=comprimento de onda=velocidade da luz dividida pela freqüência).</B></P>
<P align=left>Pode se observar uma <B>ligeira queda no ganho, uma drástica
redução da resistência de radiação assim como uma grande redução na banda
passante.</B> Todas estas perdas de ganho e banda passante são compensadas pelo
tamanho físico reduzido da antena, (tudo tem o seu preço, ou como já dizia
Lavoisier: "Na natureza nada se cria, nada se perde: tudo se transforma ...)</P>
<P align=left>O circuito elétrico equivalente do dipolo e da Magloop é um
circuito ressonante <B>RLC</B>, onde <B>R</B> é a parte resistiva da impedância
da antena (veja mais abaixo). Como no dipolo <B>R</B> é da ordem de 73 ohms e na
Magloop <B>R</B> é menor que 1 ohm, a grande diferença entre as duas antenas é o
fator <B>Q=2PiFL/R</B>, que será bem mais alto na Magloop do que no dipolo. Isto
faz com que a banda passante <B>B=F<SUB>0</SUB>/Q</B> seja muito pequena na
Magloop.(onde <B>F<SUB>0</SUB></B> é a freqüência de ressonância da antena)</P>
<P align=left>O ponto mais <B>critico é a baixíssima resistência de
radiação Rr</B> da Magloop, tornando praticamente impossível a sua alimentação
pelos dois terminais mostrados na figura. Precisaríamos de um acoplador de
antenas especial com baixíssima impedância de saída e alta capacidade de
corrente de saída, não sendo apropriados os acopladores convencionais.</P>
<P align=left><B>É então preciso transformar esta baixíssima Rr em um valor
próximo de 50 ohms, diretamente na própria antena Magloop</B>, o que pode ser
feito de diversas maneiras, primeiro fechando estes dois pontos em
curto-circuito e depois usando acoplamento em Gama-match, ou um transformador
toroidal ou um transformador de impedância que usa como um dos enrolamentos a
própria espira constituída pela antena e como enrolamento secundário outra
<B>espira, de diâmetro menor</B>, e com <B>relação entre diâmetros tal que se
consiga a desejada transformação de impedância. </B>Esta relação pode ser
calculada (junto com outros parâmetros) com os programas listados mais
adiante. </P>
<P align=left><B>Não precisa de nenhum contato elétrico entre estas duas
espiras, e a <A href="http://www.w8ji.com/magnetic_receiving_loops.htm"><FONT
color=#0000ff>espira menor não precisa ser blindada</FONT></A>,</B> como afirmam
alguns autores, para supostamente cancelar ruídos, pelo uso de um elo de
Faraday, pois o ruído (e o sinal, é claro!) é captado pela espira principal e
esta obviamente não pode ser blindada!<B>. </B>A blindagem da espira de
acoplamento não tem utilidade alguma, como por exemplo, não evita ruídos de
origem elétrica (campos elétricos), como está muito bem explicado<B> <A
href="http://www.w8ji.com/magnetic_receiving_loops.htm"><FONT
color=#0000ff>aqui</FONT></A></B> e também <A
href="http://paginas.terra.com.br/lazer/py4zbz/antenas/antenaeh.htm#3">aqui</A>.
Somente a <B>diretividade</B> da antena (a Magloop é bidirecional, veja diagrama
abaixo) e a <B><A
href="http://paginas.terra.com.br/lazer/py4zbz/antenas/polarizacao.htm">polarização</A>
</B>da antena (a Magloop, na posição vertical, como na foto abaixo, gera onda
polarizada horizontalmente), é que permitem rejeitar ou minimizar determinados
ruídos, mas desde que a fonte de ruído fique numa direção diferente e/ou tenha
polarização diferente da fonte de sinal.</P>
<P align=left>Esta solução <B>da espira de acoplamento</B> é a mais simples
construtivamente, sendo uma das mais usadas na pratica, como pode ser visto na
foto acima. Girando o plano desta espira em relação ao plano da espira
principal, também permite um ajuste fino da impedância característica
resultante e conseqüentemente o ajuste da ROE, relação de ondas
estacionarias.</P>
<P align=left><B>IMPORTANTE:</B> o sistema de acoplamento da Magloop, qualquer
que seja ele, permite transformar o baixo valor de <B>Rr+Rp da espira
principal</B> em um valor próximo de <B>50 ohms</B> (ou também 75 ohms ou
qualquer outro valor). <B>Mas na espira (ou loop) principal, a Rr continua
baixíssima ! Todos os programas específicos para Magloop calculam o valor de Rr
e Rp na espira principal. </B>Por exemplo, no resultado de calculo da tabela
abaixo, <B>Rr=0,0915</B> ohms e <B>Rp=0,1082+0,0016=0,1098</B> ohms. A
eficiência é 0,0915/(0,0915+0,1098)=45,4%. A espira de acoplamento transforma a
resistência total <B>Rr+Rp</B> de 0,0915+0,1098=<B>0,2013 ohms em 50 ohms</B>,
ou seja, produz uma transformação de impedância de 50/0,2013=<B>248,4 vezes.</B>
Portanto, ela <B>transforma os 0,0915 ohm de resistência de radiação Rr em
0,0915x248,4=22,7 ohms</B> e transforma a <B>resistência total de perdas de
0,1098 ohms para 0,1098x248,4=23,3 ohms. A soma desta nova Rr+Rp agora dá os 50
ohms desejados. </B>Se você calcular a eficiência com estes valores, que são
apresentados pela espira de acoplamento ao cabo coaxial, você evidentemente vai
achar exatamente o mesmo valor de 45,4% para a eficiência. Na pratica, esta
espira de acoplamento também vai inserir mais alguma pequeníssima perda ... Como
nesta espira a corrente vai ser <B>raiz quadrada de 248,4 vezes menor</B> que na
espira principal, ou seja, 22,3/sqrt(248,4)= 1,415 Amperes, esta não precisa de
ser feita com condutor grosso como a espira principal, sendo suficiente um
condutor de cobre capaz de se auto-sustentar mecanicamente. Confira que 1,415
amperes em 50 ohms dá exatamente os 100 Watts usados para fazer o calculo da
corrente e tensão no capacitor da tabela abaixo! Obs.: A potencia que você
informa nestes programas apenas serve para calcular a tensão no capacitor e a
corrente no capacitor ou no loop.</P>
<P align=left><A name=ef></A></P>
<P align=center><B><FONT size=5>Um pouco de teoria básica sobre antenas: ROE e
Eficiência.</FONT></B></P>
<P align=center> </P>
<P align=left><FONT color=#000000><B>Toda antena apresenta nos seus terminais
uma impedância Z=R+jX</B>, constituída de uma <B>parte resistiva R=Rr+Rp
</B>cujo valor é a <B>soma da resistência de radiação Rr com a resistência total
de perdas Rp</B>, e uma parte reativa <B>jx </B>(indutiva ou capacitiva), e que
deve ser a menor possível, idealmente zero quando a antena esta na freqüência de
ressonância.</FONT></P>
<P align=left><B><FONT size=4>A EFICIÊNCIA de uma antena (qualquer)
é a RELAÇÃO entre a sua <FONT color=#ff0000>resistência de radiação Rr</FONT> e
a <FONT color=#ff0000>soma da resistência de radiação Rr com a resistência de
perdas Rp.</FONT> A eficiência é Ef=Rr/(Rr+Rp), em valor por unidade. Em
dB, é igual a 10 vezes o log decimal desta relação.</FONT></B></P>
<P align=left>Por exemplo, se a resistência de perdas for igual a resistência de
radiação, a eficiência é de 0,5 ou 50% ou -3dB ou meio ponto <B>S</B>. Se a
resistência de perdas for igual a um décimo da resistência de radiação, a
eficiência é de 91% ou -0,4dB. Se a resistência de perdas for igual a um
centésimo da resistência de radiação, a eficiência é de 99% ou -0,04dB. Somente
se não houvesse <B>nenhuma perda a eficiência seria de 1 ou 100%</B>. Como um
ponto S vale 6dB, podemos concluir que é impossível notar alguma diferença para
eficiência melhor que 90%.</P>
<P align=left>Numa Magloop como a da foto abaixo, a resistência de radiação
<B>Rr</B> é de <B><FONT color=#ff0000>apenas 0,0915 ohms </FONT></B>! Portanto,
a soma de TODAS as resistências de perdas (condutor, contatos, dielétrico,
efeito do solo etc..) deve ser menor que <B><FONT color=#ff0000>91,5 miliohms
</FONT><FONT color=#000000>para que a eficiência seja maior que 50%
!.</FONT></B></P>
<P align=left>Portanto, para termos uma boa eficiência, é preciso que o <B>valor
da resistência de perdas seja muito menor que o valor da resistência de
radiação</B>. Como na Maglopp, a resistência de radiação e geralmente <B>muito
menor que 1 ohm,</B> é extremamente importante termos a resistência de perdas
muitíssimo pequena (<B>na faixa de miliohms!</B>), ou seja, devemos usar um
<B>material muito bom condutor para a espira principal e um capacitor com
baixíssima resistência de contato e baixa perda dielétrica.</B></P>
<P align=left><B>Numa Magloop, a resistência de perda e a soma da resistência
ôhmica dos condutores (incluindo o efeito pelicular), a resistência de fuga dos
isolantes do capacitor, a resistência equivalente às perdas por histerese
dielétrica no isolante do capacitor, e a resistência de perda causada pela
proximidade do solo, para citar as mais importantes apenas.</B></P>
<P align=left>Obs.: Como um dipolo de meia onda tem uma Rr de aproximadamente 73
ohms, este pode ser feito até com arame de ferro e ter a praticamente a mesma
eficiência do que usando fio de cobre, pois ambos os materiais terão resistência
ôhmica muitíssimo inferior a 73 ohms... Por exemplo, um dipolo para 20 metros
tem aproximadamente 10 metros de fio. Se for de cobre com 1,8 mm de diâmetro
terá uma resistência ôhmica de 0,074 ohms. O efeito pelicular eleva este valor
para aproximadamente 0,3 ohms. Portanto, este fio de cobre permite uma
eficiência de 73/73,3=0,995=99,5%=-0,018dB ! Se o dipolo fosse feito com arame
de ferro, cuja resistividade é 6 vezes maior que a do cobre, a eficiência seria
de 73/74,8=0,986=98,6%=-0,06dB, ou seja, funcionaria da mesma forma, pois não
seria possível detectar a diferença de 0,042dB! (obs.: estes cálculos desprezam
o efeito do solo. Um ponto S do S-meter vale 6dB.)</P>
<P align=left>Este é o <B>ponto crucial da Magloop : NÃO se pode usar
capacitores com contatos moveis ou deslizantes </B>(pois estes contatos
apresentam resistência de varias dezenas de miliohms)<B>.</B> Por este motivo,
são usados capacitores de <B>pistão </B>ou<B> borboleta</B> (butterfly).
<B>Outro ponto crucial é a perda por histerese dielétrica no capacitor, portanto
são melhores capacitores a vácuo ou a ar</B>. Não se deve usar nenhum outro tipo
de dielétrico, principalmente sólido, como costuma ser usado nos capacitores de
pistão. Para potencias de transmissão da ordem de <B>100 Watts</B>, a tensão que
aparece no capacitor chega a ser da ordem de <B>10000 Volts ! </B>Portanto, o
isolamento do capacitor (distancia entre as placas) deve ser de acordo, ou então
opera-se QRP, em baixa potencia ...</P>
<P align=left><FONT color=#000000>O programa RJELOOP permite calcular a
resistência de radiação e as resistências de perdas no condutor e causadas pelo
solo.<B> Mas ele NÃO inclui as perdas nos contatos entre o loop e o capacitor,
do próprio capacitor e nem as perdas por histerese dielétrica, pois considera o
capacitor a ar ou vácuo. </B>Muitas vezes, numa antena mal construída, estas
resistências são maiores que a resistência do condutor</FONT> e reduzem muito a
eficiência<FONT color=#000000>.</FONT></P>
<P align=left><FONT color=#000000>Portanto, não adianta praticamente nada
aumentar muito o <B>diâmetro do condutor principal</B> do loop,<B> se a sua
resistência já for muito inferior a soma das demais resistências de perda.
</B>Mas é importante que seja feito de cobre ou no mínimo de alumínio. Por
exemplo, na antena da foto abaixo, as perdas no condutor de alumínio de 9mm de
diâmetro é de 0,271 ohms, bem maior que Rr, portanto dando uma eficiência de
apenas 25% ou -6db (1 ponto S). Se fosse de cobre (polido e não oxidado), seria
de 0,104 ohms e a eficiência seria de 91/(91+104)=0,47=47%=-3,3dB, ou seja, meio
ponto S melhor. (todos estes cálculos valem para a antena longe, mais de 3
metros, do solo e capacitor com perdas desprezíveis).</FONT></P>
<P align=left><B>Lembramos que a <FONT color=#ff0000 size=4>resistência de
radiação</FONT> Rr de uma antena é uma das partes da resistência R que esta
apresenta aos seus terminais, na freqüência de operação (ressonância), <FONT
color=#ff0000>e que TRANSFORMA A ENERGIA ELÉTRICA (sob forma de corrente e
tensão) recebida do gerador, em ENERGIA ELETROMAGNÉTICA (ondas de radio: Campos
elétrico e magnético em fase e situados em planos ortogonais) e
vice-versa,</FONT> ou seja, que também transforma ENERGIA ELETROMAGNÉTICA em
energia ELÉTRICA!. A antena tanto funciona para transmissão como para
recepção.</B></P>
<P align=left><B>A outra parte é a resistência total de perdas da antena Rp, e
<FONT color=#ff0000>esta transforma a energia elétrica recebida do gerador em
CALOR por efeito JOULE (e não em ondas EM, e por isso mesmo é perda
!)</FONT>. </B></P>
<P align=left>Por exemplo, se uma antena tem uma impedância de 50+j0 ohms, ou
seja resistiva, e que estes 50 ohms são constituídos por 25 ohms de resistência
de radiação mais 25 ohms de resistência de perdas, então esta antena irradia
apenas metade da energia recebida do transmissor e desperdiça a outra metade sob
forma de calor, ou seja, a sua eficiência é de 25/(25+25)=0,5=50%.</P>
<P align=left><B><FONT size=4><A name=roe></A>Não confundir ROE com
EFICIENCIA,</FONT> que são duas coisas totalmente DIFERENTES, mas que acabam
ambas interferindo cumulativamente na quantidade de potencia efetivamente
irradiada: </B>a antena do exemplo anterior teria uma <B>ROE igual a
1, </B> com referencia a 50 ohms, ou seja, uma <B>ROE ideal</B>.<B> Quando
a o ROE é maior que 1, isto significa que a antena está devolvendo parte da
energia recebida do gerador de volta para o gerador, constituindo outro fator de
perda, diferente da eficiência, mas que REDUZ ainda mais a potencia efetivamente
irradiada pela antena. </B>A relação entre a potencia devolvida (ou
refletida) e a potencia incidente é igual ao<B> quadrado de (ROE-1)/(ROE+1)
</B>e é chamada de<B> coeficiente de reflexão de potencia. </B>Por exemplo, se
esta antena tivesse uma impedância de 100+j0 ohms, a sua ROE seria igual a 2 , e
11% da potencia incidente seria devolvida para o gerador, ou seja, a antena
somente fica com 89% da potencia disponível. E estes 89% agora são
<B>multiplicados</B> pela da eficiência da antena, que se for por exemplo de
50%, resulta em apenas 89%x50%=44,5% de energia irradiada.</P>
<P align=left><B>Portanto, não basta apenas a ROE ser a menor possível (próxima
de 1), mas é preciso ao mesmo tempo ter uma alta eficiência ! A <FONT
color=#ff0000>ROE depende da impedância complexa da antena R+jX</FONT> onde
R=Rr+Rp e jX é a reatancia indutiva ou capacitiva equivalente, enquanto que a
<FONT color=#ff0000>eficiência depende da relação Rr/(Rr+Rp). </FONT></B><FONT
color=#000000>Por exemplo, se uma antena tem uma impedância de 50+j0 ohms, a sua
ROE será de 1 em 50 ohms, ou seja, perfeita. Se estes 50 ohms resistivos da
antena fossem compostos de 0 de Rr e 50 de Rp, esta antena teria EFICIÊNCIA
ZERO, não irradiando absolutamente nada (só calor!), apesar de ter uma ROE igual
a1.</FONT></P>
<P align=left><FONT color=#000000>Se a parte reativa da impedância da antena for
desprezível, se demonstra matematicamente que então a <B>relação de ondas
estacionarias ROE (SWR</B> em inglês) é <B>ROE=R/Zc ou Zc/R , o que for
maior </B>(pois a ROE vai de 1 ao infinito), <B></B>onde Zc é a impedância
característica nominal de referencia (e que deve ser a impedância característica
do cabo e do transceptor).</FONT></P>
<P align=left><FONT color=#000000><B><A name=porum></A>Obs.:</B> existe um certo
vicio de linguagem ao se expressar o valor da ROE : tem gente que diz por
exemplo, "a ROE da minha antena é <B>1,3 por 1</B>", o que alias não está
errado. Apenas a expressão "<B>por um</B>" não acrescenta nenhuma informação,
pois 1,3/1 = 1,3. Portanto, basta dizer "<B>a ROE é 1,3</B>". Matematicamente, a
ROE é um valor ADIMENSIONAL, ou seja , não tem unidade, pois corresponde por
definição à <B>relação entre a tensão máxima (ventre) e a tensão mínima
(nó) </B> presentes ao longo da linha de transmissão: <B>ROE=Vmax/Vmin</B>.
A expressão "por um" serve apenas para reforçar o fato de que se trata de um
valor adimensional, também chamado "por unidade". Como Vmin não pode ser maior
Vmax, a <B>ROE é um numero sempre maior que um</B> ou <B>no mínimo, igual a
um</B>, quando Vmax=Vmin, a condição ideal numa linha de transmissão.</FONT></P>
<P align=left><FONT color=#000000><B>IMPORTANTE</B>: O que foi afirmado acima,
em relação a potencia refletida pela antena, que é TODA perdida e não irradiada
(pois é toda dissipada na resistência interna do transmissor), é considerando o
transmissor com impedância interna casada com a impedância característica do
cabo, sem o uso de acoplador de antena, que uma Magloop bem projetada dispensa
completamente ! Ou seja, transmissor de 50 ohms ligado a um cabo de 50 ohms, por
exemplo.</FONT></P>
<P align=left> </P>
<P align=center><FONT size=5><B>Programas para cálculos específicos em
Magloop:</B></FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=left>O <B>melhores</B> programas para cálculos com Magloops são de
autoria de <B><A
href='http://www.btinternet.com/~g4fgq.regp/page3.html#S301"'><FONT
color=#0000ff>G4FGQ</FONT> </A>:</B> o <B>RJELOOP1.EXE </B>(1997) e o
<B>MAGLOOP4.EXE</B> (2000) (ambos for DOS). Permitem calcular para P de até meia
onda (0,5 lambda) no formato circular, octogonal e quadrado, e incluem
resistência de perda causada pela proximidade do solo. Mas somente calcula pra
condutores de cobre. O RJELOOP2 permite calcular loops quadrados de uma espira
até 0,75 lambda e o RJELOOP3 calcula loops com mais de uma espira, mais usadas
apenas para recepção, devido a sua baixa eficiência.</P>
<P align=left>Outro programa de autoria de <A
href="http://home.datacomm.ch/hb9abx/loop1-e.htm"><B>HB9ABX</B> </A>: o
LOPABXE.EXE (for DOS). Calcula para P menor que 0,27 lambda, mas não inclui
efeito do solo.</P>
<P align=left>Outro programa de <A
href="http://www.qsl.net/aa5tb/loop.html"><B>AA5TB</B></A> : o LOOP27.EXE
(loop.zip)(for DOS).(não inclui efeito do solo e não leva em conta a capacidade
distribuída do próprio condutor do loop (erro que faz com que o valor do
capacitor de sintonia seja calculado errado, para mais), mas permite ao usuário
"chutar" um valor para resistência de perda adicional como solo, contatos do
capacitor,etc...).</P>
<P align=left>Outro programa de <A
href="http://www.standpipe.com/w2bri/software.htm"><B>KI6GD</B></A> : Magnetic
loop antenna calculator (for Windows). Calcula para P até 0.33 lambda, e permite
cálculos com cobre ou alumínio, e formas circular, octogonal e quadrada.</P>
<P align=left>Todos estes programas calculam parâmetros específicos da Magloop
como Rr, Rp, eficiencia, corrente no loop, tensão no capacitor e o seu valor em
pF, e etc...(veja exemplo mais adiante). Se você precisar do diagrama de
irradiação da antena e outras informações, você deverá usar o<B> <A
href="http://planeta.terra.com.br/lazer/py4zbz/antenas/antenas.htm"><FONT
color=#0000ff>MMANA</FONT></A></B> ou outro baseado no Método dos
Momentos. </P>
<P align=left> </P>
<P align=left> </P>
<P align=center><B><FONT size=5>Antena Magloop experimental:</FONT></B></P>
<P align=center> </P>
<P align=left>As figuras seguintes, feitas com o MMANA, mostram o diagrama de
irradiação de uma Magloop (com 1 metro de diâmetro, da foto abaixo, e
posicionada verticalmente 3 metros acima do solo), e as curvas da impedância
(R+jX onde R=Rr+Rp) e ROE em função da freqüência. Observe como a banda passante
da antena é estreita : no caso da ordem de 10 kHz para ROE<3.</P>
<P align=center><IMG height=439 src="cid:040433814@24112006-383E" width=785
border=0></P>
<P align=center><IMG height=770 src="cid:040433814@24112006-3845" width=640
border=0></P>
<P align=left>A foto seguinte é de uma Magloop de construção caseira, com 1
metro de diâmetro, tubo de alumínio de 9mm de diâmetro e espira de acoplamento
de 18 cm de diâmetro. O capacitor variável, item de fundamental importância,
também é de construção caseira, veja detalhe na próxima foto.</P>
<P align=center><IMG height=438 src="cid:040433814@24112006-384C" width=386
border=0></P>
<P align=left>Esta antena, se fosse feita com tubo de cobre de 9mm de diâmetro,
apresentaria os seguintes valores, calculados com o RJELOOP:</P>
<P align=center><IMG height=227 src="cid:040433814@24112006-3853" width=480
border=1></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><FONT size=5>Um pouco de teoria básica sobre
capacitores:</FONT></P>
<P align=center> </P>
<P align=center><IMG height=439 src="cid:040433814@24112006-385A" width=490
border=0></P>
<P align=left>Detalhe do capacitor variável: observe uma parte <B>fixa com três
placas</B> e a parte <B>variável tipo borboleta</B>, <B>sem contatos moveis ou
deslizantes</B>. Suporta 15000 volts (2x2,5mm de espaçamento) e varia de 20 até
50 pF, permitindo cobrir de 18 a 13 MHz com o loop de 1 metro de diâmetro.
Observe também a grande área de contato do condutor com o capacitor, para ter a
menor resistência de contato possível.</P>
<P align=left>Lembramos que a capacitância e pF (pico-Farad) de um capacitor
plano de duas placas com área comum de sobreposição <B>A</B> cm quadrados e
separadas por <B>D</B> cm de ar é:</P>
<P align=center><B><FONT size=4>C (pF) = 0,0885 x A / D </FONT></B></P>
<P align=left>Esta construção com duas partes reduz a corrente na parte variável
desviando parte desta corrente para a parte fixa, resultando em menos perdas nos
<B>contatos FIXOS das porcas (muito bem apertadas...) com as placas fixas, tanto
da parte fixa como da parte variável do capacitor</B>. Observe na tabela
anterior que a corrente no capacitor (e no loop principal todo) e da ordem de
<B>22 Ampères</B>, para 100Watts de potencia RF !... As placas moveis da parte
variável, em forma de <B>borboleta (butterfly) somente serão atravessadas
LONGITUDINALMENTE pela corrente, não precisando de nenhum contato elétrico entre
elas</B> (mas que pode existir, como no caso deste, o que não muda nada pois
todas elas estão no mesmo potencial):</P>
<P align=center><IMG height=400 src="cid:040433814@24112006-3861" width=450
border=0></P>
<P align=left>Colocando os bornes dos estatores no meio, como na figura
anterior, diminui-se por <B>4</B> o efeito das resistências de contato entre as
placas fixas, pois a corrente é duas vezes menor e em duas vezes menos pontos de
contato. Isto evidentemente pode ser feito também no capacitor Split-stator, mas
<B>é impossível ficar livre dos contatos do rotor</B>, como mostrado a
seguir.</P>
<P align=left>O capacitor variável tipo <B>Split-stator é muito inferior ao
butterfly, </B>porque a corrente tem que atravessar <B>todos os pontos de
contato entre as placas do rotor</B> (além das próprias placas é claro !, como
no caso anterior), oferecendo muito mais resistências de contato do que no
butterfly (pontos marcados em vermelho no eixo do rotor do split-stator) :</P>
<P align=center><IMG height=310 src="cid:040433814@24112006-3868" width=525
border=0> </P>
<P align=left>Dos capacitores <B>sem contatos moveis ou deslizantes</B>, o
capacitor de <B>pistão</B> é o melhor de todos em termos de <B>menor resistência
nos contatos fixos</B>, principalmente se for feito com tubos de cobre soldados.
Um exemplo deste capacitor é usado na antena que está na mão do Alex, na
primeira foto: somente tem quatro pontos de contato fixos, dois para ligação dos
cilindros fixos com o loop, e dois para interligar em serie o dois pistões
moveis. O ponto fraco deste capacitor cujo detalhe pode ser visto na foto
seguinte, é o isolante sólido que usa para separar os dois condutores tubulares
que formam as placas do capacitor, e não<B> ar </B>(o que é mais fácil de
construir). Qualquer isolante sólido (ou liquido) introduz muito mais perda por
histerese dielétrica do que o ar. Já fiz experiências com fibra de vidro, que é
um excelente isolante, mas que com 50 Watts esquentou a ponto de não poder por a
mão, comprovando a alta perda por histerese dielétrica (veja adiante a altíssima
potencia reativa à qual o capacitor da Magloop é submetido). Alias, é assim que
um forno de micro-ondas cozinha o frango : gerando calor dentro do frango pelo
atrito causado pela mudança de polarização das moléculas, F vezes por segundo, e
que não conseguem mudar instantaneamente de posição por causa deste atrito,
donde o nome de HISTERESE ou atraso na polarização do dielétrico (ou
isolante).</P>
<P align=left>Detalhe do capacitor de pistão (com acionamento hidráulico),
construído pelo Alex PY1AHD:</P>
<P align=center><IMG height=390 src="cid:040433814@24112006-386F" width=610
border=0></P>
<P align=center> </P>
<P align=left>A potencia reativa em jogo no capacitor da Magloop, no exemplo da
tabela de calculo anterior, é de:</P>
<P align=center><B><FONT size=4>22,3 A x 8038 V = 179247,4 VA ou 179
KiloVoltAmperes ! ! !</FONT></B></P>
<P align=left>isto com apenas <B>100 Watts de RF</B> ! Por isso é que o
dielétrico usado deve ser de qualidade <B>extremamente alta no que diz respeito
à perda por histerese dielétrica</B>, e que somente o ar seco ou o vácuo
permitem atingir.</P>
<P align=left>Um colega certa vez me diz, quando lhe mostrei esta conta: "
Roland, você está criando energia, isto está errado e impossível !. Como 100
Watts podem se transformar em 179000 VA ? ". Pela própria pergunta percebi que
ele não sabia distinguir potencia ATIVA (expressa em Watts) e que produz
TRABALHO ou ENERGIA e é DISSIPADA num RESISTOR, de potencia REATIVA (expressa em
VA), que é uma TROCA de energia entre elementos conservativos de energia como o
CAPACITOR e o INDUTOR e que NÃO produz trabalho e por isso mesmo é chamada
energia reativa. Esta troca ocorre duas vezes num ciclo da tensão ou corrente
alternada, uma em cada alternância. <B>O valor médio da potencia ativa é
positivo é corresponde a esta potencia, pois é constituída de valores
instantâneos sempre positivos (PHI=0). Já o valor médio da potencia reativa é
zero, pois tem valores instantâneos positivos e negativos
iguais(PHI=90graus).</B></P>
<P align=left>Tensão V e corrente I no capacitor são defasados 90 graus. Na
primeira metade do semi-ciclo positivo da tensão, o produto VI é positivo, o que
significa que o capacitor absorve energia pois está se CARREGANDO. Na segunda
metade deste semi-ciclo, o produto VI é negativo, pois V é positivo e I é
negativo, o que significa que o capacitor está devolvendo a energia que estava
armazenada nele, se DESCARREGANDO. Isto se repete novamente no semi-ciclo
negativo da tensão. O capacitor apenas fica TROCANDO energia com o gerador, não
dissipando nada (se não tiver perdas). O produto VI no capacitor perfeito não
resulta em potencia ativa, mas em potencia reativa e é expressa em VA
(VoltAmpère).</P>
<P align=left><B>Para que a energia seja dissipada de alguma forma como calor,
trabalho etc..., é preciso que tensão e corrente estejam em fase como acontece
num RESISTOR, ou pelo menos, que o defasamento seja menor que 90 graus.
</B>Neste caso, a potencia dissipada é VIcosPHI (PHI é o angulo de defasamento)
e é expressa em Watts. Num capacitor de má qualidade, o defasamento entre V e I
não é 90 graus, então VIcosPHI resulta numa potencia ativa que corresponde as
perdas no capacitor, sendo toda transformada em calor. E o produto VIsenPHI
corresponde a potencia reativa no capacitor. O <B>produto VI, independentemente
do co-seno de PHI, é chamado potencia aparente</B>, também expresso e VA.</P>
<P align=left><B>Mas se o ar (ou o vácuo) é quase infinitamente superior a
qualquer outro isolante no aspecto de ter perda por histerese dielétrica
praticamente nula, deve ter algum ponto negativo ?</B></P>
<P align=left><B>E tem mais de um!</B> Para citar só os parâmetros que
interessam num capacitor: a <B>rigidez dielétrica D</B> (ou capacidade de
suportar tensão) do ar é de 30 kV/cm, sempre inferior à de qualquer outro bom
isolante sólido ou liquido e certos gazes. Também a <B>constante dielétrica ou
permissividade relativa E </B>(quantas vezes aumenta a capacitância de um
capacitor a ar quando se substitui o ar pelo isolante em questão) é mais baixa,
sendo inclusivo tomada como referencia (1,00054 para o ar e 1 para o vácuo).</P>
<P align=left>Por exemplo, o polietileno, isolante muito usado em cabos
coaxiais, tem rigidez dielétrica de 450 kV/cm e tem constante dielétrica
<B>E</B> de 2,25 , ou seja, suporta Dr=450/30=15 vezes mais tensão para o mesmo
espaçamento entre placas (ou espessura do isolante) e faz com que a capacitância
seja 2,25 vezes maior apenas se trocarmos o ar pelo polietileno. ( <B>Dr</B> é a
rigidez dielétrica relativa ao ar do isolante)( a constante dielétrica <B>E</B>
já é expressa em relação ao ar).</P>
<P align=left>Ao retirarmos um isolante sólido entre as placas de um capacitor,
devemos aumentar <B>Dr</B> vezes a distancia entre elas, para que continue
suportando a <B>mesma tensão</B>. Isto causa uma redução de <B>Dr</B> vezes na
sua capacitância, e que deve ser compensado com outro aumento de <B>Dr</B> vezes
na área destas placas. Só isto aumentou <B>Dr ao quadrado</B> vezes o volume
fisico ocupado pelo capacitor. E como a constante dielétrica do ar é <B>E
</B>vezes menor que a do isolante sólido, a área das placas ainda deve ser
multiplicada por <B>E </B>para que a <B>capacitância seja a mesma</B> de antes
da troca do isolante. </P>
<P align=left>Donde concluímos que um <B>capacitor a ar (ou vácuo) é</B>
<B>E x Dr x Dr vezes mais VOLUMOSO</B>, do que o seu semelhante com
isolante sólido. Por exemplo, um capacitor a ar será <B>2,25x15x15=506,25
vezes</B> mais volumoso do que se usasse como dielétrico o polietileno, e isto
tendo a mesma capacitância e suportando a mesma tensão.<B> Este é o preço que se
paga para ter perdas por histerese dielétrica desprezíveis</B>. E para não
perder o que ganhamos com o maior volume físico, devemos ter muito cuidado com
as resistências de contato !</P>
<P align=left>O <B>problema do capacitor da Magloop</B> é devido simplesmente ao
fato de que ele é submetido a uma <B>altíssima potencia reativa.</B> Como a
<B>perda no capacitor é proporcional</B> ao <B>co-seno</B><B> do angulo de
defasamento entre a tensão e corrente neste capacitor, multiplicado pela
potencia reativa,</B> ou seja : <B>VIcosPHI</B>, o que seria desprezível num
circuito com baixa potencia reativa não o é mais no caso da Magloop.</P>
<P align=left>Na Magloop, o capacitor deve ter ao mesmo tempo <B>baixíssima
resistência de contato</B> (deve ter bons condutores e contatos, para suportar
alta corrente) e <B>baixíssima perda por histerese dielétrica</B> (deve ter um
ótimo isolante entre as placas, para suportar alta tensão e principalmente
suportar alta potencia reativa).</P>
<P align=left><B>Não esquecer</B> também que no capacitor de pistão simétrico
(dois iguais em serie) ou no capacitor borboleta, cada metade do capacitor deve
ter o <B>DOBRO</B> da capacitância final desejada, pois estas duas metades estão
em serie. É o preço que se paga para ficar livre dos contatos moveis ou
deslizantes !</P>
<P align=left><B>Concluindo</B>: um capacitor que deve suportar uma tensão de
8000 Volts simultaneamente com uma corrente de 22 Ampères não é qualquer um,
principalmente em radiofreqüência !.</P></DIV>
<DIV><FONT face=Verdana size=2></FONT> </DIV>
<DIV><SPAN class=286584013-24112006><FONT face=Verdana size=2>Cordiais
cumprimentos ---- CT2JHU</FONT></SPAN></DIV>
<DIV><FONT face=Verdana size=2></FONT> </DIV>
<DIV><FONT face=Verdana size=2></FONT> </DIV>
<DIV align=left>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt" align=left><B
style="mso-bidi-font-weight: normal"><SPAN
style="FONT-SIZE: 8pt; COLOR: gray; FONT-FAMILY: Verdana"><FONT size=2>Roland
Gomes<o:p></o:p></FONT></SPAN></B></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN
style="FONT-SIZE: 8pt; COLOR: gray; FONT-FAMILY: Verdana"><FONT size=1>Gestor de
Projectos/Consultor<o:p></o:p></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN
style="FONT-SIZE: 8pt; COLOR: gray; FONT-FAMILY: Verdana"><FONT
size=1><EM>OniTelecom/Infra-estruturas Cliente e Gestão de
Projecto<o:p></o:p></EM></FONT></SPAN></P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><B
style="mso-bidi-font-weight: normal"><SPAN
style="FONT-SIZE: 8pt; COLOR: gray; FONT-FAMILY: Verdana"><FONT
size=1><o:p></o:p></FONT></SPAN></B> </P>
<P class=MsoNormal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"><SPAN
style="mso-spacerun: yes"><FONT face=Arial size=2></FONT></SPAN> </P></DIV>
<DIV> </DIV></BODY></HTML>