O que é uma antena direcional?

Neste artigo, falaremos sobre antena direcional. Trata-se de uma vasta categoria de antenas com elevada directividade e adaptadas a diferentes aplicações. Em primeiro lugar, vamos compreender a importância das antenas na communicação. Com a crescente popularidade da communicação sem fios, as antenas tornaram-se um elemento crucial nos modernos sistemas de communicação.

As antenas recebem e transmitem sinais de rádio sem fios através de meios sem fios (ondas electromagnéticas). Existem vários tipos de antenas. A maioria destas antenas é classificada com base na sua aplicação, na forma da onda gerada e na gama de frequências de funcionamento. Com base na forma da onda gerada, as antenas são classificadas em duas categorias principais, nomeadamente as antenas omnidireccionais e as antenas direcionais. Este artigo abordará brevemente as antenas direcionais, os diferentes tipos de antenas direcionais, as suas aplicações, vantagens e desvantagens. Por fim, concluiremos com a identificação de alguns factores-chave a ter em conta na seleção de uma antena direcional para uma determinada aplicação.

O que é uma antena direcional?

Como mencionado anteriormente, as antenas são classificadas com base na forma de onda gerada como antenas omnidireccionais e direcionais. Aqui, antenas omnidireccionais geram uma forma de onda que proporciona uma cobertura de 360 graus em todas as direcções, enquanto uma antena direcional proporciona uma cobertura limitada a um sector de ângulo. O ganho direcional elevado é considerado a principal caraterística de uma antena direcional. Além disso, a maioria das antenas direcionais pode mudar de direção eletronicamente sem qualquer sistema de suporte mecânico. Esta é outra caraterística das antenas direcionais. Os principais parâmetros que regem estas caraterísticas são a directividade e o gráfico de radiação da antena.

As antenas direcionais funcionam de forma semelhante a todas as outras antenas. Recebem e transmitem sinais de rádio gerados por um backend de RF que gera sinais eléctricos. Estes sinais eléctricos são então alimentados a um sintetizador de RF para se harmonizarem com a frequência necessária. No caso das antenas direcionais, os sinais de rádio gerados são estreitamente reduzidos a um feixe que é focado numa determinada direção.

Tipos de antenas direcionais

Vamos agora discutir brevemente alguns dos tipos de antenas direcionais. Estas antenas direcionais são classificadas com base no seu gráfico de radiação. Alguns dos tipos mais proeminentes de antenas direcionais são:

Antenas Yagi: Este tipo de antena é constituído por múltiplos diretores que ajudam a direcionar o feixe de radiação para uma determinada direção. Estas antenas são utilizadas principalmente para a transmissão de rádio e televisão. As antenas Yagi-Uda são adequadas para aplicações que requerem um elevado ganho e uma elevada directividade. Além disso, estas antenas são utilizadas em comunicações ponto-a-ponto.

Antenas parabólicas: Estas antenas são constituídas por uma parábola com uma placa sólida ou uma placa de rede metálica como refletor para obter um feixe direcional em cada direção. As antenas parabólicas são concebidas para resistir a ventos de alta velocidade e para conseguir uma comunicação ponto-a-ponto de longa distância. Além disso, as antenas parabólicas são consideradas antenas de precisão, devido à sua capacidade de focar um único ponto de interesse.

Antenas de painel: As antenas de painel são especialmente concebidas para serem montadas no topo de torres e paredes. São amplamente utilizadas em redes Wi-Fi e celulares. Podem facilitar uma vasta gama de cobertura em comparação com outros tipos de antenas direcionais e, por isso, são utilizadas tanto em ambientes interiores como exteriores.

Antenas periódicas logarítmicas: Estas antenas são como Antenas YagiA antena é uma antena de rádio de alta frequência, mas os elementos de dipolo destas antenas são colocados de forma triangular para obter uma escala logarítmica da frequência do sinal de rádio. Isto é conseguido diminuindo os elementos de dipolo ao longo da linha de alimentação da antena. Estas antenas podem suportar altas frequências.

Antenas parabólicas: As antenas de prato estão equipadas com um refletor de prato que amplifica o ganho da antena. Estas antenas são utilizadas para sistemas de comunicação por satélite que requerem um ganho elevado.

Antenas de sector: Estas antenas são montadas no topo de torres de redes celulares para fornecer transmissão a um sector de área. Os sectores mais common cobertos por estas antenas são os de 60, 90 e 120 graus. Estas antenas são utilizadas principalmente em redes celulares e sistemas Wi-Fi de alto ganho.

Sy1TP14Antenas de corneta eléctricas: Estas antenas são concebidas para obterem gráficos de radiação symmetrical numa determinada direção. Proporcionam uma grande largura de feixe quando comparadas com outras antenas direcionais. São utilizadas em aplicações de defesa e aeroespaciais.

Aplicações da antena direcional

Discutimos algumas das principais caraterísticas das antenas direcionais. Vamos agora analisar algumas das principais áreas de aplicação das antenas direcionais. As principais áreas de aplicação das antenas direcionais são as seguintes:

• Radiodifusão: As antenas direcionais, como as antenas parabólicas e parabólicas, são amplamente utilizadas na radiodifusão por rádio e satélite. Além disso, as antenas Yagi-Uda são utilizadas para a radiodifusão sonora e televisiva.
• Telecommelecomunicações: Nas comunicações telefónicas, as antenas direcionais desempenham um papel crucial. Muitas aplicações em telecomunicações são realizadas com recurso a antenas direcionais. As antenas de sector e de painel são amplamente utilizadas em torres de redes celulares e sistemas Wi-Fi. Além disso, as antenas helicoidais e de patch são utilizadas em diferentes dispositivos IoT para realizar a ligação a redes celulares de maior dimensão.
• Redes sem fios: As antenas de sector e de painel são amplamente utilizadas em sistemas Wi-Fi e sistemas de redes informáticas para obter um ganho elevado num ambiente interior. Além disso, as antenas direcionais desempenham um papel fundamental na realização das modernas redes IoT.
• Satélite commelecomunicações: As antenas parabólicas são utilizadas nas comunicações por satélite devido ao seu elevado ganho e precisão.
• Militar e defesa: As antenas direcionais, como as antenas helicoidais, patch e log periódicas, são utilizadas em aplicações militares para comunicações, localização e seguimento de alvos.

Vantagens da antena direcional

Algumas das principais vantagens das antenas direcionais são as seguintes

• As antenas direcionais podem facilitar os sinais de rádio com um elevado ganho direcional. Podem fornecer sinais com maior força e qualidade.
• As antenas direcionais podem fornecer uma vasta gama de cobertura, permitindo a transmissão a uma distância maior em comparação com as antenas omnidireccionais.
• Devido ao seu elevado ganho direcional, estas antenas podem permitir a transmissão mesmo em ambientes com interferências extremas.

Desvantagens da antena direcional

Apesar das suas vantagens, existem também algumas desvantagens na utilização de antenas direcionais. Estas incluem:

• Proporcionam uma área de cobertura limitada. As antenas direcionais só podem fornecer cobertura a uma determinada área ou sector
• Uma vez que as antenas direcionais têm de cobrir uma área pré-determinada, a sua instalação e configuração são complexas quando comparadas com as antenas omnidireccionais
• As antenas direcionais não são flexíveis em termos de conceção e versáteis como as antenas omnidireccionais

Comparação entre antenas omnidireccionais e direcionais

Descrevemos algumas das principais vantagens e desvantagens das antenas direcionais. Agora vamos falar sobre antena direcional vs. antenas omnidireccionais. Quando comparadas com as antenas omnidireccionais, as antenas direcionais podem fornecer cobertura a uma área limitada, enquanto as antenas omnidireccionais fornecem uma cobertura de 360 graus. No entanto, quando comparadas com as antenas omnidireccionais, as antenas direcionais têm um desempenho superior em termos de interferência. Isto deve-se ao seu elevado ganho direcional. Outro aspeto a ser considerado é a versatilidade desses tipos de antena. As antenas omnidireccionais são mais versáteis do que as antenas direcionais devido às suas dimensões reduzidas e à sua conceção simples. Por conseguinte, as antenas omnidireccionais são amplamente utilizadas em aplicações IoT, em comparação com as antenas direcionais.

Como escolher a antena direcional correta?

Quando se trata de escolher a antena direcional correta, deve estar ciente dos diferentes tipos de antenas direcionais disponíveis. Dependendo do tipo de antena direcional, o caso de utilização da antena varia. No entanto, dependendo dos seguintes factores, podemos restringir as nossas opções. Estes factores incluem:

• Gama de frequências de funcionamento necessária: Temos de determinar a gama de frequências de funcionamento necessária. Isto ajudará a determinar o número de elementos dipolo e o dimensionamento dos elementos reflectores da antena.
• Ganho: Isto assegurará a seleção adequada da antena para se adaptar à interferência máxima permitida na rede de comunicações co1TP14.
• Largura de feixe: A largura de feixe esperada da antena determinará a área de cobertura e a direção de cobertura da antena.
• Ambiente de funcionamento: O ambiente de funcionamento ajudará a determinar as interferências e o tipo de antena que se adequa ao ambiente em causa. Também ajudará a compreender os requisitos de ganho da antena.
• Instalação: Por último, devido às diversas variedades de antenas direcionais, é necessário ter em conta as sugestões de instalação e configuração específicas do produto fornecidas pelo fabricante.

Conclusão

Neste artigo, discutimos as antenas direcionais e os seus tipos. Foram elaborados diferentes tipos de antenas direcionais com diferentes casos de utilização de cada tipo. Além disso, foram discutidas as vantagens e desvantagens das antenas direcionais para obter informações sobre as suas aplicações. Por último, foram apresentados alguns factores-chave a ter em conta na escolha de uma antena direcional.