O documento discute antenas e ondas de rádio. Explica que antenas convertem energia elétrica em ondas eletromagnéticas e vice-versa, permitindo a transmissão e recepção de sinais sem fio. Detalha também os conceitos de campo elétrico e magnético e como eles se combinam para formar ondas de rádio de acordo com as equações de Maxwell.

1. Antenas

2. Introdução
Usar um sistema de comunicação é criar meios
de levar a informação da sua origem até o seu
destino “final”.

3. Introdução
• Em sistemas de comunicação sem fio, um sinal
RF gerado por um transmissor é enviado para
o espaço livre e então, captado por um
receptor.
• A interface entre o transmissor e o espaço
livre, e entre o espaço livre e o receptor, é
propriamente a antena.

4. Principais tópicos sobre antenas
• Ondas de rádio
• Conceitos básicos sobre antenas
• Funcionamento de uma antena

5. Ondas de rádio
• Um Sinal de rádio nada mais é que uma onda
eletromagnética.
• O conceito de onda eletromagnética está
diretamente associado a noções de campo
elétrico e campo magnético.

6. Ondas de rádio
• Tensão aplicada à antena estabelece um campo
elétrico.
• Corrente elétrica percorre a antena, produzindo
um campo magnético.
• Os campos elétrico e magnético são
perpendiculares entre si. Esses campos são
emitidos a partir da antena e se propagam
através do espaço a distâncias muito longas na
velocidade da luz.

7. Ondas de rádio
Características das ondas eletromagnéticas:
•São formadas pela combinação de campos
elétricos e magnéticos variáveis;
•O campo elétrico e o campo magnético são
perpendiculares;

8. Ondas de rádio
• O campo elétrico e o magnético são perpendiculares
à direção de propagação, o que significa que são
ondas transversais;
• A velocidade de propagação dessas ondas no vácuo é
c = 3,108 m/s;
• Ao propagar em meios materiais, a velocidade obtida
é menor do que quando a propagação ocorre no
vácuo.

9. Ondas de rádio (antena)
• Uma antena é um tipo de eletroímã. Um
campo magnético é gerado em torno de um
condutor quando a corrente flui através dele.

11. Ondas de rádio (Campo elétrico)
• O campo elétrico é também um campo de
força invisível produzido pela presença de
uma diferença de potencial entre dois
condutores.
• Naturalmente, existe um campo elétrico entre
quaisquer dois pontos em que existe uma
diferença de potencial.

12. Campo elétrico

13. Antena
•O que é uma antena?

14. Antena
• É um condutor elétrico ou um sistema de condutores.
• Necessária para a transmissão e recepção de sinais
através do ar.
• Na transmissão a antena converte energia elétrica em
energia eletromagnética. Irradia essa energia no ar.
• Na recepção ela capta energia eletromagnética do ar e
converte em energia elétrica.

15. Antenas
• Uma única antena pode ser usada para transmitir e
receber sinais.
• Irradia potência em todas as direções, mas não
apresenta o mesmo desempenho em todas as
direções.
• Em geral, quanto maior a frequência, mais direcional é
o feixe gerado pela antena.
• Antenas podem ser: Omnidirecionais e Direcionais.

16. Antenas
Omnidirecional:
• Maioria das antenas;
• Alcance de transmissão cobre uma área circular em
torno do transmissor;
• Pode ocorrer interferência causada por frequências na
vizinhança.

17. Antenas
Direcional:
• Pode minimizar o problema de interferência;
• Área coberta pode ser aproximada por um
setor circular - gera um feixe focado;
• Ganhos de transmissão e de recepção são
maiores.

18. Antenas
Omnidirecional Direcional

19. Antenas
Padrão de irradiação
• Maneira comum de caracterizar o desempenho de uma
antena;
• Representação gráfica das propriedades de irradiação da
antena;
• Normalmente representado em duas dimensões;
• Tamanho real de um padrão de irradiação é arbitrário.

20. Antenas
Padrão de irradiação

21. Antenas
Padrão de recepção
• Equivalente ao padrão de irradiação na
antena receptora;

22. Antenas
Tipos:
• Isotrópica – Omnidirecional
• Dipolos - Comprimento da antena é metade
do comprimento de onda do sinal (λ/2).
• Marconi - Comprimento de 1/4 de onda (λ/4)

23. Antenas
• Parabólica - Reflete o sinal vindo do espaço,
que vem em todas as direções, para o centro
da antena, onde está o captador (chamado
LNB), e assim concentrando este sinal fraco
num único ponto, para que se obtenha uma
recepção aceitável.

24. Campos elétrico e magnético
• O conceito de onda eletromagnética está
diretamente associado às noções de campo
elétrico e campo magnético. Um campo
elétrico resulta de uma alteração nas
condições do espaço vizinho a uma carga.

25. • A grande pergunta é:
Como esses dois campos se juntam para formar
ondas de rádio e, especificamente, como elas
são propagadas através do espaço?

26. • Nos anos 1870, Maxwell escreveu um livro
prevendo a existência de ondas
eletromagnéticas.
• Maxwell demonstrou que a oscilação de uma
carga elétrica dá origem a campos
magnéticos. Estes, por sua vez, dão origem a
campos elétricos, assim como a variação de
fluxo de campos elétricos dá origem a
campos magnéticos. Essa interação é
responsável pelo surgimento das ondas
eletromagnéticas.

27. • Maxwell partiu das Leis de Ampere, Faraday e
Coulomb para relacionar diversas equações
que atualmente são conhecidas como
equações de Maxwell.
• A confirmação da existência dessas ondas foi
feita apenas depois de nove anos pelo físico
alemão Heinrich Hertz, que conseguiu obter
ondas eletromagnéticas com todas as
características já descritas por Maxwell.

28. • Uma das principais contribuições de Maxwell
foi a de que a velocidade das ondas
eletromagnéticas no vácuo era igual a
3,108 m/s, que era a mesma velocidade já
obtida para a propagação da luz. Essa
descoberta fez com que Maxwell suspeitasse
que a luz era um tipo de onda
eletromagnética, o que foi confirmado por
Hertz alguns anos mais tarde.