Na recepção de ondas eletromagnéticas são usadas antenas de diversos tipos. Neste artigo, tirado de um livro nosso que trata especificamente de antenas de TV para a faixa de VHF e UHF analisamos alguns tipos de antena. Se bem que a TV analógica já tenha sido substituída pela TV digital, o artigo tem valor didático e histórico, pois os fundamentos usados nas antenas descritas são válidos para outros tipos de antenas.
OS TIPOS DE ANTENAS
No capítulo anterior tivemos informações teóricas básicas que nos mostraram que uma antena consiste num conjunto de varetas condutoras cuja quantidade e dimensionamento depende não só das frequências que desejamos captar, ou seja, dos canais, como também do ganho e diretividade.
A diretividade é a capacidade que uma antena tem de receber com mais facilidade os sinais que venham de determinada direção e rejeitar os que não venham dessa mesma direção.
Em função disso existem muitos tipos de antenas disponíveis no comércio, e mesmo a possibilidade de montarmos algumas, se bem que esta prática não seja recomendada em muitos casos pelos seguintes motivos:
a) Se a antena tive r muitos elementos, sua construção além de difícil exige recursos de ferramentas e materiais que nem sempre são simples. É preciso ter uma boa oficina com ferramentas para trabalhar em metais como o corte de alumínio para se montar as varetas.
b) O custo de uma antena pronta e rigorosamente dimensionada pelo fabricante com ganho e características adicionais importantes pode ser muito menor do que a do material que utilizamos para montar uma igual em casa. A produção em massa, quando o fabricante pode obter bons preços comprando o material em quantidade, permitem isso.
Assim, a não ser que o leitor realmente queira fazer algum tipo de experiência com a montagem de uma antena, o melhor mesmo é adquirir uma pronta e concentrar seu trabalho numa atividade muito mais proveitosa: instalar esta antena de modo que ela lhe proporcione a melhor recepção.
Os casos em que a montagem de uma antena pode ser indicada são aqueles em que a antena pode ser suficientemente simples para poder ser feita com material comum que não precisamos "sair atrás*.
Assim, em relação aos tipos de antenas, elas podem ser classificadas da seguinte maneira:
• Com relação ao formato, que designa o tipo específico de antena se é um dipolo simples, yagi, log periódica, parabólica, etc.
• Com relação ao número de elementos, que está associado ao rendimento e diretividade da antena.
• Com relação ao tamanho, que determina a faixa de canais que esta antena pode captar.
Vamos analisar os principais tipos, lembrando o leitor que, conhecendo-os, será fácil escolher a melhor antena para sua casa ou para a aplicação visada.
2. DIPOLO SIMPLES
Dois fios condutores, que tenham um dimensionamento que corresponda a 1/4 do comprimento de onda do canal sintonizado, conforme mostra a figura 1 formam uma antena dipolo simples.
Esta antena é direcional no sentido de que ela recebe com maior facilidade os sinais que venham segundo uma direção perpendicular às varetas. Para os sinais que venham na mesma direção das varetas, o rendimento é mínimo.
Como esta antena não tem recursos que concentrem os sinais, como diretores e refletores, ela não é indicada para locais de sinais fracos, ou seja, para captar estações fracas ou distantes.
Se o leitor quer improvisar uma antena deste tipo em sua casa, uma antena interna num apartamento não muito longe da estação, basta prender dois fios na parede, conforme mostra a figura 2.
Os tamanhos dos fios são obtidos dividindo 300 000 000 pela frequência do canal e depois o resultado por 4. O valor obtido, em metros, dá o comprimento total da antena. Para o canal 5, por exemplo, o comprimento da antena será:
300 000 000/79 000 000 = 3,797
Dividindo o resultado por 4:
3,97/4 = 0,94 metros
Obs: o valor 79 000 000 corresponde à frequência central do canal que vai de 76 a 82 MHz.
Este mesmo tipo de antena pode ser usado em aparelhos de FM, com bom rendimento.
Veja que esta disposição de elementos corresponde justamente à que obtemos com uma antena interna. Assim, além do posicionamento da antena, é importante ajustar o comprimento da vareta no sentido de se obter a melhor recepção.
3. DIPOLO DOBRADO
Um tipo de antena simples, e que pode também ser fixada numa parede, ou mesmo montada com fios rígidos, para receber um canal que não esteja muito longe e nem seja muito fraco, é o dipolo dobrado mostrado na figura 3.
Esta antena recebe melhor os sinais que venham segundo um plano perpendicular ao que a define. No mesmo plano, os sinais são rejeitados.
Seu dimensionamento deve ser tal que, de ponta a ponta, ela 21 deve ter metade do comprimento de onda do canal que deve ser recebido. Assim, para o canal 5, a antena terá 1,98 metros.
Uma característica importante deste tipo de antena é que sua impedância é de 300 ohms, o que permite usar a linha paralela na sua conexão, aceita pela entrada da maioria dos televisores.
Veja, entretanto, que o maior ganho desta antena ocorre numa única frequência, o que significa que ela é interessante apenas para o caso do leitor ter dificuldades em receber, por exemplo, um determinado canal com uma outra antena e desejar esta somente para ele.
4. ANTENA YAGI
Evidentemente, se temos espaço no telhado para colocar algo mais do que um simples dipolo, e se uma antena com mais elementos significa maior ganho, maior diretividade e a possibilidade de captarmos mais canais com maior rendimento em todos eles, certamente esta deve ser a opção do instalador.
O primeiro tipo de antena multielementos que vamos analisar é a Yagi, que foi desenvolvida por engenheiro japonês que lhe dá o nome, no início deste século, e que até hoje é usada com bom desempenho.
Esta antena, conforme mostra a figura 4, em sua versão mais simples contém um dipolo dobrado como elemento principal onde é ligado ao cabo de descida.
Na parte da frente da antena, ou seja, da direção em que chegam os sinais, são colocadas duas varetas com comprimentos um pouco menores que metade do comprimento da onda, e, portanto, menor que o dipolo, denominados diretores.
Na parte traseira são colocados dois elementos um pouco maiores que o dipolo, e que são denominados refletores. A finalidade dos diretores é concentrar os sinais que chegam no dipolo, enquanto a finalidade dos refletores é refletir de volta para o dipolo os sinais que conseguem passar por ele.
Os elementos do diretor e do refletor são normalmente 5% mais curtos e mais longos, respectivamente, que o dipolo.
O afastamento dos diretores e dos refletores em relação ao dipolo não é aleatório, mas deve ser calculado. Normalmente o distanciamento do diretor é de 0,15 do comprimento de onda do canal para o qual a antena é dimensionada, e do refletor de 0,25.
Com este distanciamento obtém-se uma impedância maior, a diretividade é máxima e o ganho menor, com a possibilidade de receber uma faixa mais larga de frequências.
Já, afastando-se os diretores de 0,1 do comprimento de onda e o refletor de 0,15 desse comprimento, estreitamos a faixa de frequências, passamos a ter uma impedância menor, e a diretividade é menor. No entanto, o ganho passa a ser máximo.
Nos tipos comerciais, como o mostrado na figura 5, em que temos diversos diretores, estas distâncias são calculadas de modo que a faixa de canais recebidos seja a de VHF completa, ou ainda dos canais baixos ou altos.
A impedância desta antena também normalmente é fixada em 300 ohms, que corresponde aos cabos de descida mais comuns. Veja então que as antenas Yagi não são todas iguais e que na sua escolha devemos fazer as seguintes considerações:
a) Que faixa de frequências ela capta, ou seja, se o tipo que desejamos "pega" todos os canais ou somente os canais altos ou baixos.
b) Qual é c seu ganho? A antena tem elementos suficientes para captar todos os canais que desejamos no local em que pretendemos instalá-la? Não seria talvez necessário usar duas antenas para faixas separadas com maior ganho em lugar de uma só, com um ganho menor que não receberia da maneira desejada todos os canais?
Concluindo nossas observações sobre este tipo de antena, o que ocorre quando colocamos muitos elementos diretores para que sua diretividade e ganho aumente, é que a impedância fica reduzida, não mais casando com os cabos que pretendemos usar.
Uma maneira de corrigir isso é a diminuição do diâmetro dos elementos do dipolo, conforme mostra a figura 6.
5. ANTENA CÔNICA
A antena cónica também popularmente conhecida como "pé de galinha" é uma das mais populares, pois além de ser simples e barata apresenta um bom rendimento nas localidades de sinais razoáveis em toda a faixa de VHF.
Na figura 7 temos o aspecto desta antena que possui dois conjuntos de varetas.
O primeiro conjunto forma dois leques com três varetas cada um e corresponde aos elementos ativos onde é ligado ao cabo de descida. Este leque tem uma abertura de 40 graus e sua finalidade é ampliar a faixa de frequências da antena.
O segundo par de leques forma o elemento refletor, que reflete de volta os sinais que passam pelos elementos ativos, aumentando assim o ganho da antena e proporcionando maior diretividade.
A impedância desta antena é de 300 ohms e a grande vantagem na sua utilização está no bom rendimento nos canais de VHF em toda a faixa, do 2 ao 13.
No entanto, para que ela tenha bom rendimento na captação de todos os canais é preciso que todas as estações estejam na mesma direção, o que nem sempre ocorre, principalmente em grandes cidades como São Paulo.
Observe que nesta antena, assim como nas demais, os elementos ativos devem ser ' isolados, mas os diretores e os refletores não. Assim, estes podem ser fixados diretamente na gôndola, que é elemento de sustentação de toda a antena.
*6. LOG PERIÓDICA
Esta antena, pela sua aparência, recebe o nome popular de "espinha de peixe"' e é mostrada na figura 8.
Nesta antena temos conjuntos de varetas de tamanhos que vão aumentando da parte da frente para a parte de trás, ligados de forma alternada, como mostra a própria figura.
Os elementos são dimensionados de tal forma que cada par de varetas funciona como um dipolo para uma determinada frequência.
Assim, quando vamos sintonizar o canal 5, por exemplo, as varetas que correspondem a este canal atuam como elementos ativos, ou seja, como dipolos. As varetas que estão na sua frente, por serem menores, funcionam como diretores, concentrando o sinal e determinando o ganho, e o par de varetas imediatamente atrás, por ser maior, funciona como refletor. Isso significa que cada par de varetas é um dipolo para uma frequência, enquanto as varetas que estão a sua frente funcionam como diretores para aquele canal, e as que vem depois como refletores.
Podemos então, colocando varetas em quantidade apropriada, ter antenas que captam qualquer faixa de frequências, ou seja, todos os canais que desejarmos, com excelente ganho.
Esta característica deste tipo de antena toma-a a mais popular de todas em nossos dias, para a recepção dos canais de VHF.
7. ANTENA SELADA
Trata-se de um tipo de antena também muito popular em nossos dias, que combina as características da antena yagi e da In periódica, e por elevado ganho é recomendada nas localidades em que os sinais chegam fracos, quer seja porque as emissoras são fracas, quer seja porque estejam distantes. Na figura 9 temos o aspecto desta antena.
O nome selado se deve ao fato de que as ligações entre as varetas que formam os elementos que são ativos, conforme os canais sintonizados, ficam no interior da gôndola que sustenta a antena, e por isso estão protegidas do tempo.
Esta antena possui diversos dipolos que são ligados da mesma forma que numa antena log periódica, mas também possui elementos passivos como diretores e refletores que operam exclusivamente nestas funções.
