ESTUDO DE UMA ANTENA DIPOLO ALIMENTADA PELO CENTRO

Josué Tadeu Borba1; Ângelo Antônio Leithold2

1 Professor Orientador2 Acadêmico Pesquisador

Física / Laboratório de Física Moderna / Faculdades Integradas Espírita.

Resumo – As antenas dipolo são utilizadas em diversos tipos de emissões eletromagnéticas em comprimentos de onda da radiofreqüência. O presente trabalho demonstra a praticidade do dipolo no ensino do eletromagnetismo no laboratório de física.Abstract - The dipole antennas are used in electromagnetic emissions in the wavelengths of radio frequency. This study demonstrates the practicality of dipole for the teaching electromagnetism in physics laboratory.

(Palavras-chave: antenas dipolo, eletromagnetismo, ensino, dipole antennas, electromagnetism, education)

Introdução

A antena dipolo alimentada pelo centro foi descoberta pelo físico alemão Heinrich Rudolph Hertz (1857 - 1894), em torno de 1886 [1]. É considerada até a atualidade, do ponto de vista prático e teórico, a mais simples [2]. Através das experiências de Hertz, é possível estudar uma antena de comprimento bastante menor que uma onda, esta tem a sua impedância muito semelhante a uma linha de transmissão, é considerada um "dipolo elementar", ou seja, é um condutor curto em relação ao comprimento de onda utilizado.

Este, em si, tem uma passagem de uma corrente elétrica alternada e emite energia eletromagnética que é captada por outra antena similar que induz uma tensão elétrica nas extremidades internas de um dipolo simples. É possível através de um casal de antenas observar a onda eletromagnética irradiada e recebida [1].

O presente artigo apresenta uma experiência executada no LACEC (Laboratóriode Construção de Equipamentos Científicos da UNIBEM), onde foi construída uma Antena Dipolo Dobrado, acoplada à uma Linha de Lecher, com a finalidade de demonstrar a propagação de ondas eletromagnéticas através da observação visual de uma lâmpada acoplada em outra antena, receptora, sintonizada na freqüência de ressonância da transmissora [2].

Método

Foram utilizados um transceptor de radiofreqüência que sintoniza a faixa de VHF (30 – 300 MHz) com uma potência transmissão de 50 Watts e sucatas diversas. A antena transmissora é do tipo “dipolo dobrado”, e foi montada com um cabo rígido de cobre AWG-8, com dois metros de comprimento, dobrado de forma a ter dois segmentos em “C” dispostos frontalmente invertidos entre si, conforme indica a Figura 1.

Figura 1: Dipolo Dobrado(Fonte: Os autores)

A freqüência escolhida, devida praticidade de corte e montagem das antenas, foi 150 MHz (VHF - Very High Frequency), o que dá um comprimento de onda aproximado de dois metros. Foram utilizados dois sensores, um de tensão, outro de corrente, para verificar a transmissão máxima do sinal de Radiofreqüência. O Dipolo Dobrado é uma variação do Dipolo de 1/2 onda e tem uma banda passante um pouco maior, o que não atrapalha em nada a realização da experiência. Outro detalhe é a impedância da antena transmissora em torno de 300 ohms, o

que obrigou à construção de um transformador de balanceamento 4:1 (BALUN), para casar a impedância do transmissor (50 Ohms) à linha de transmissão e à antena, conforme a Figura 2.

Figura 2: BALUN 4:1 (Fonte: Os autores)

Na Figura 3 está como se fez a montagem do sistema de transmissão composto pela antena dipolo dobrado (Antena de prova) e a antena de recepção (Antena de teste), composto pela antena dipolo simples, ambas de ¼ de onda. Na receptora se observa uma lâmpada de lanterna de 3 V / 0,1 W no seu centro [1].

Figura 3: Antenas de prova e de teste, dipolo dobrado e dipolo simples, respectivamente(Fonte:

Os autores).

Resultados

As experiências mostraram que as radiações eletromagnéticas no comprimento de onda de 150 MHz se propagam a partir da antena em quase todas as direções. Para comprovação foram executados diversos testes de rotação e giro da antena de testes em relação à antena de provas.

A figura 4 mostra como foi executada a experiência para verificar as direções de propagação da radiação eletromagnética.

Figura 4 – No centro do círculo antena de teste (Fonte: Os autores).

Ao girar a antena de testes, observou-se que à medida em que era feito o movimento de rotação, no sentido horizontal, a lâmpada ia reduzindo seu brilho, para em seguida aumentando novamente até atingir o brilho máximo.

Discussões e Conclusões

A experiência, apesar de ter sido executada com sucata (Menos o transceptor, emprestado de terceiros), foi de grande valia. Pôde ser observado comportamento de ambos dipolos tridimensionalmente. Os testes poderiam, se houvesse equipamentos adequados ser muito mais completos. Poderia-se, por exemplo, medir, ou pelo menos calcular, o campo em torno das antenas. Com geradores de RF, e osciloscópios funcionais, haveria a possibilidade de levantar os diagramas de fase, retangulares e polares das antenas. Apesar das dificuldades, as experiências foram produtivas e satisfatórias. Poderão, em futuro próximo, inclusive ser executadas por alunos de anos vindouros, caso seja elaborado um roteiro experimental.

Referências

1. STUTZMAN, W. and WILEY, G. T., Antenna Theory and Design (2nd edition), by, 1997. 670 Pg.

2. RIOS, L.G. e PERRI, E. B. ; Engenharia de Antenas; Edgard Blücher- Instituto Tecnológico de Aeronáutica, (1a edição) 1982