Antena de Quadro e Radiogoniometria (TEL182)

Este artigo de 1980 foi escrito por nosso colaborador A. Fanzeres e aqui reproduzido com a permissão de seu filho A. Fânzeres Jr. O artigo descreve as antenas de quadro e seu uso em radiogoniometria.

A. Fanzeres

A recepção com antena de quadro, do ponto de vista do amador ou experimentador pode trazer resultados gratificantes. Do ponto de vista profissional a recepção com antenas de quadro é usada para a radiogoniometria, ou seja, a medida de ângulos usando as ondas de rádio. Por este processo, aviões, navios e veículos (isto mesmo leitor, veículos no deserto...) podem orientar-se e chegar a porto seguro.

A teoria que apoia a radiogoniometria é um pouco complexa e por isso vamos pedir licença a nossos leitores para entrar na parte prática, dando os detalhes que julgamos importantes para que compreenda como funciona a recepção à quadro.

A antena deve ser dimensionada de acordo com a faixa de frequência que se vai operar e com os recursos tecnológicos existentes é possível construir uma antena de quadro de dimensões reduzidas , com núcleo de ferrite, que na prática é capaz de desempenhar igual as antigas antenas de quadro, mastodonticas.

O princípio de funcionamento da antena de quadro é o seguinte. Vejamos a figura 1.

 

Figura 1 – Uma antena de quadro
Figura 1 – Uma antena de quadro

 

Temos uma antena de quadro na parte inferior do desenho(b), e nas linhas pontilhadas indicam-se os diagramas polares de intensidade máxima. Acima em projeção vertical (a), temos a mesma antena de quadro, com os círculos indicando as áreas de máxima intensidade de sinal. Quer dizer, se a estação transmissora estiver na direção das setas, o sinal será recebido com a maior intensidade na antena de quadro.

Se observarmos atentamente, a figura 1 ressalta que existem duas áreas idênticas de sensibilidade ou intensidade máxima, formando o que denomina de figura oito. Esta figura em 8, com dois campos de sensibilidade iguais , podem trazer um problema na recepção, pois se para efeitos direcionais, associamos a antena de quadro a um circulo calibrado em graus, haverá uma ambiguidade ou erro de 180º quando girarmos a antena para receber o sinal com maior intensidade.

Para evitar isto, ou seja, o erro ou ambiguidade de 180 graus pode-se usar uma antena de senso .Trata-se de uma antena vertical, que recebe o sinal da mesma estação, mas de tal modo que fica defasada com um dos diagramas polares da antena de quadro e o sinal resultante é o indicado na figura 2.

 

Figura 2 – Antena de senso
Figura 2 – Antena de senso

 

Há uma área de sensibilidade nula e uma área de sensibilidade máxima. Isto dá como resultado um diagrama polar, não mais de figura 8, mas sim de um cardioide, com uma só zona nítida de sinal máximo. Deste modo se elimina & ambiguidade dos 180º.

Porém, as coisas não são tão simples assim. Nas figuras 1 e 2 damos o exemplo de uma antena de quadro que possui lados verticais e horizontais. Isto faz com que receba a componente horizontal e vertical da onda, que em certas ocasiões pode perturbar grandemente a obtenção de um ponto de sinal máximo (ou mínimo).

Para se evitar isto se blinda a antena. Esta blindagem consiste de um revestimento de cobre, feito de tal modo que não "curto-circuita" o enrolamento da antena, isto é, ele é interrompido, deixando um espaço de alguns milímetros entre o começo e término da blindagem que envolve as espiras da antena de quadro.

Deste modo a blindagem melhora grandemente o funcionamento da antena.

A blindagem é ligada à terra e os extremos da antena de quadro vão ligados a entrada balanceada de antena, do receptor. (figura 3)

 

Figura 3 – Usando uma blindagem
Figura 3 – Usando uma blindagem

 

Se a antena de quadro for ligada a um disco calibrado (transferidor) como se vê na figura 4, será possível determinar a direção de “chegada" dos sinais das estações de rádio.

 

Figura 4 – Usando um transferidor
Figura 4 – Usando um transferidor

 

Normalmente a antena de quadro tem um de seus lóbulos de sensibilidade máxima, orientando ,juntamente com o mostrador graduado, para que coincida com o norte ou 0º. O outro lóbulo ficará naturalmente orientado para 180º .Os lóbulos de mínimo ficarão a 90º e 270º.

Na figura 5 temos um exemplo de uma antena de quadro, com núcleo de ferrite.

 

Figura 5 – Uma antena com núcleo de ferrite
Figura 5 – Uma antena com núcleo de ferrite

 

O aspecto físico não é absolutamente de uma antena de quadro clássica, mas o funcionamento é idêntico. Na posição indicada, em que a barra de ferrite está paralela a antena da estação (STN) ou no plano perpendicular da propagação das ondas, ó sinal recebido será o máximo.

Porém, para se obter a direção de uma estação, se opera de outro modo.

Enquanto para receber o sinal de uma estação desejada, para escutar, se usa o lóbulo ou diagrama polar de maior intensidade, para determinar a direção se usa o mínimo, ou área de menor sinal, pois é muito mais fácil, mais definido, determinar uma área de mínimo sinal do que de máximo, salvo quando se possui, associado no receptor, uma indicação de intensidade de sinais. Na figura 5 temos a disposição de mínimo, quando a direção da antena de quadro está em um plano que fica a 90º da direção de propagação das ondas.

Estando o transferidor, solidário com a antena de quadro, com o zero voltado para o norte, é fácil determinar a direção dos sinais recebidos. Se existir antena de quadro associada a antena de senso, o diagrama polar tipo cardioide elimina a ambiguidade de 180º.

Se, tal não sucede é necessário proceder a uma triangulação, ou seja, duas estações radiogoniométricas, ligadas por rádio ou telefone, obtém um ”fixo"ou leitura da posição, em graus do sinal emitido e traçam duas retas, nos ângulos indicados por seus mostradores calibrados.

No ponto de intersecção está situada a estação. É possível também, com um só receptor obter a definição se a estação recebida está na marcação certa ou com erro de 180º. Para isto após a primeira medida, movimenta-se o receptor, dotado de antena de quadro, em uma direção, reta, para a frente.

Após 500 metros ou 1 km, torna-se a efetuar nova leitura. Se a marcação cresce é porque a estação está a frente e se decresce é porque está para trás.

Vejamos um exemplo. Suponha-se que foi determinada na primeira marcação que a estação estaria a 30º ou 210º. Caminhando na direção 0º, se a estação estivesse a frente (30º) a tendência seria da leitura ir aumentando para 35º, 40º, etc. Se estivesse atrás ela iria diminuindo de 210º para 205º, 200º, etc.

 

Artigo Publicado originalmente em 1980

 

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