Curso de electrónica - parte 12 Aplicação dos detectores e receptores

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I – Antena

O primeiro elo de ligação entre a onda de RF (Rádio Frequência) e o receptor é a antena; portanto, um dos factores mais importantes para assegurar recepção satisfatória consiste na eleição e instalação de antena adequada. A função da antena receptora é extrair a energia electromagnética do espaço que a circunda e transferir essa energia ao rádio-receptor. A antena transmissora, evidentemente, tem função inversa. Em geral, uma antena apresenta características semelhantes, que opere como transmissora ou receptora, o que leva a estuda-la como transmissor e estender as conclusões obtidas às receptoras. Neste nosso primeiro contacto com o assunto, poderemos considera-la como transmissora ou receptora, segundo as conveniências didácticas. O que é antena? Pode-se afirmar que antena é todo elemento ou dispositivo capaz de irradiar e receber ondas electromagnéticas. Os osciladores produzem um campo eléctrico, no condensador, e magnético, no indutor; portanto, gera-se aí uma onda electromagnética. Essa onda fica confinada no circuito LC (bobina e condensador) e tem dificuldade de se libertar do circuito. Se este for ligado a uma linha paralela, aberta (linha de transmissão), como mostra a figura 1, ainda assim o campo electromagnético não se desgarrará com facilidade, porque a linha pode ser considerada como formada por indutores, condensadores e resistências infinitamente próximos pois, qualquer condutor apresenta sempre resistência, indutância e capacitância, como vimos em uma lição anterior. Entretanto, nesse arranjo da figura 1, observamos que as ondas apresentam certa tendência a escaparem pela extremidade aberta encurvando aí suas linhas de força. Abrindo um pouco a extremidade da linha de transmissão, notamos que há maior desprendimento de linhas de força, como mostra a figura 2. se prosseguirmos abrindo a linha de transmissão, observamos que há maior desprendimento de linhas de força, ou seja, maior irradiação quando as extremidades da linha estão dobradas em ângulo de 90º como mostra a figura 3. a energia irradiada é uma onda que se move com a velocidade da luz. Chamamos de antena à parte que foi dobrada em ângulo de 90º, em nosso exemplo. A linha que liga a antena ao oscilador é chamada de linha de transmissão. Quando uma antena é colocada onde existe campo eletromagnético variável, nela se induz uma diferença de potencial em seus terminais. Esta antena será chamada de receptora.



II – Antenas ressonantes e não-ressonantes

a) Ressonante
Quando o comprimento físico da antena é múltiplo do comprimento de onda, dizemos que ela é ressonante. Neste caso, existe uma frequência principal para a qual a antena irradiará maior energia, se for transmissora ou receberá maior energia, se for receptora.

b) Não-ressonante
A antena não-ressonante se caracteriza por apresentar uma faixa de frequência. E não apenas uma frequência, como acontece com a ressonante. A antena ressonante é utilizada nas estações transmissoras, a fim de se conseguir a maior potência irradiada e pelo fato de que a frequência é única. Na recepção, a não ser em casos especiais, a antena ressonante é inadequada, pois se trata de receber sinais dos mais variados comprimentos de onda.

III – Antenas receptoras

Existe uma infinidade de tipos de antenas, mas citaremos somente as de uso mais generalizado. Inicialmente, devemos lembrar que um dos factores que mais concorrem para a eficiência de uma antena é sua localização. Por isso, deve ser muito bem estudada a topografia do terreno, a proximidade de grandes obstáculos ou grandes massas metálicas ligadas à terra, etc. A altura da antena, ou seja, sua distancia do solo, dependerá da localização. Na prática, deve-se procurar sempre o lugar mais alto e livre de obstáculos; por isso, é comum situar a antena sobre o telhado. A orientação da antena também é importante. De fato, a potência recebida é a maior, quando a antena receptora é paralela à transmissora, e o máximo acontece quando são perpendiculares à semi-recta que une os centros das duas antenas. Diante disso, é fácil entender que a antena receptora não tem o mesmo rendimento para todas as emissoras; por isso, é conveniente procurar a melhor orientação, ou seja, aquela em que há captação de maior número de emissoras. Infelizmente, isso nem sempre é possível, devido à exiguidade do espaço, e o que se faz é localizar a antena sobre o telhado, seguindo a cumieira de maior extensão, sem maiores preocupações sobre a orientação. Entretanto, essa orientação deverá ser evitada se a antena correr próximo e paralelamente à linha de transmissão da rede de energia eléctrica, a qual induz o zumbido característico (roço) na antena.

IV – Tipos de antenas receptoras

Dentre a enorme variedade de antenas receptoras utilizadas na recepção de ondas médias e curtas, as mais comuns são:

a) Antena horizontal
Esse tipo de antena consta de um condutor esticado entre dois apoios. Quando instalada sobre o telhado, os apoios costumam ser dois mastros de ferro, geralmente cano de água de 1´´, com 1,5 a 2 m de altura. Na ponta dos mastros prende-se o fio da antena, conhecido como cordoalha de antena, através de isolador de porcelana ou vidro, chamado de castanha. Usam-se duas castanhas para cada extremidade, sendo que a mais próxima do mastro deve guardar dele uma distância não inferior a 0,5 m. O fio que liga a antena ao receptor recebe o nome de fio de descida de antena. Trata-se de um condutor flexível de muito boa isolação. Este fio deve correr o mais afastado possível das paredes. No ponto onde deve penetrar na parede, instala-se um isolador de porcelana, conhecido como cachimbo, com a boca virada para baixo, a fim de não permitir a entrada de água, em caso de chuva. Na falta de cachimbo de porcelana, pode-se usar um pedaço de tubo plástico, como os electrodutos utilizados nas instalações eléctricas. A curva é feita aquecendo-se o electroduto. O fio de descida pode ser ligado no centro da antena, ou em uma de suas extremidades.

b) Antena de quadro
A antena de quadro foi desenvolvida para substituir a antena externa. Consiste de uma bobina de grande dimensão colocada no interior (ou sobre) o receptor. A antena de quadro é sintonizada por um condensador variável. O conjunto (indutância da antena e condensador variável) constitui o circuito de sintonia de receptor e vai ligado, directamente, à base do transístor de entrada (amplificador de RF ou oscilador-misturador). Na figura 4, mostramos o esquema de princípio da recepção por antena de quadro. Na figura 5, mostramos o aspecto mais comum da antena de quadro. Nos meios técnicos, a antena de quadro também é conhecida pela sua denominação em inglês, que é “loop”. A antena de quadro é altamente direccional, o que significa que existe uma determinada orientação em relação à emissora sintonizada para a qual a energia captada é máxima. Essa orientação corresponde àquela em que o plano da antena é perpendicular à direcção do emissor. Devido à sua direcionalidade, a antena de quadro é utilizada em radio-goniometria, ou seja, a medida de ângulos através das ondas radio-eléctricas, o que possibilita a localização de uma transmissão (processo de triangulação). As vantagens de uma antena de quadro são:
- Evita o trabalho da instalação da antena externa.
- Aumenta a selectividade, em primeiro lugar porque, sendo construída com condutor de baixa resistência, apresenta Q elevado; e segundo, porque permite orientação para máxima rejeição da emissora interferente, desde que, é claro, a emissora que nos interessa receber e a interferente não estejam na mesma direção.
- Capta menos ruído que a antena externa.
A antena de quadro tem, também, suas desvantagens, tais como:
- É volumosa.
- Tem menor sensibilidade que a antena externa.
- Para aproveitar sua direcionalidade é preciso fazê-la móvel em torno de um eixo vertical, o que é, quase sempre, impraticável nos receptores comerciais. Nestes, a antena de quadro é fixa e a orientação se consegue girando o aparelho todo, o que constitui um grande inconveniente.
Confrontando as vantagens e desvantagens da antena de quadro, chega-se à conclusão de que as últimas suplantam, as primeiras. Mesmo assim, ela foi muito utilizada em receptores de uma faixa (ondas médias), projectados para recepção de emissoras próximas, como são os chamados rádios de cabeceira.


c) Antena vertical
Também se pode usar antena vertical, seja na transmissão ou recepção de ondas radioelétricas. Para a recepção, a antena tem duas desvantagens em relação à horizontal:
- Dificuldades construtivas. De fato, a sustentação de uma haste vertical cria mais problemas práticos que a horizontal.
- É muito mais sensível a ruídos atmosféricos e industriais que a antena horizontal.
A antena vertical tem sobre a horizontal a vantagem de ocupar menos espaço. A antena vertical é largamente utilizada em auto-rádios e em receptores portáteis, para a faixa de ondas curtas. A maioria dessas antenas consta de várias secções diferentes de tubo de latão ou alumínio, de modo que um encaixe no outro. Por causa disso, são chamadas de antenas telescópicas. No caso da recepção dentro do carro, não se pode colocar a antena no interior do veiculo, porque sua carroçaria metálica actua como blindagem, impedindo que as ondas electromagnéticas penetrem em seu interior.

d) Antena de ferrite
bastante empregada em receptores portáteis transistorizados é conhecida como antena de ferrite. Na realidade, trata-se de uma antena de quadro cujas dimensões foi possível reduzir enormemente, pelo emprego de um núcleo de material ferromagnético de elevada permeabilidade, que é o ferrite. Essa antena apresenta todas as vantagens da antena de quadro descrita (loop), como: direcionalidade, alta selectividade (alto Q), baixa captação de ruído, além de ser relativamente pequena e mais sensível que a antena de quadro. Como esta última, a antena de ferrite é usada para a recepção de ondas médias, enquanto que para ondas curtas e FM se utiliza, normalmente, a antena telescópica. Na figura 6 se mostra uma foto de uma antena de ferrite com a bobina de antena.



José António Flor de Sousa