Emissão - Recepção
Antenas de recepção
Polarização
• A polarização de uma antena é a polarização da onda radiada pela
antena numa dada direcção
• A ponta do vector do campo eléctrico instantâneo traça uma figura
no tempo – este fenómeno designa-se polarização do campo
eléctrico
Abertura efectiva
•A abertura efectiva da antena é uma medida de habilidade da
antena em colectar potência duma onda incidente e fornece-la aos
seus terminais
• Se houver desadaptação de polarizações a potência extraída pela
antena de recepção a partir do sinal incidente não é máxima. Diz-se
nesse caso que há perdas de polarização.
Polarização em emissão e recepção
• A polarização de uma antena de emissão na direcção (Ө,φ) é a
polarização da onda electromagnética radiada na zona distante cujo
vector de onda k está alinhado com (Ө,φ).
• A polarização de uma antena de recepção na direcção (Ө,φ) é a
polarização da onda electromagnética incidente com o vector de
onda k alinhado com (Ө,φ) que, para idênticas intensidades de
iluminação (módulo do associado vector médio de Poynting)
maximiza a potência disponível na antena de recepção (maximiza a
tensão induzida nos terminais, em vazio).
• Quando a polarização da antena de recepção não é a mesma que a
polarização da onda recebida (incidente), diz-se que há desadaptação
de polarizações.
• Quando, em recepção, a polarização da onda incidente coincide
com a polarização da antena de recepção (situação ideal) diz-se que
há adaptação de polarizações.
Polarizações
Polarização
linear
vertical
Polarização
linear
horizontal
Polarização
circular
direita
Polarização
circular
esquerda
Polarização
elíptica
direita
Polarização
elíptica
esquerda
A polarização de uma antena é a polarização da onda
radiada pela antena numa dada direcção.
Dipolo eléctrico de Hertz
DEH em modo de recepção
Abertura efectiva
. Seja Ei amplitude do campo eléctrico incidente no
dipolo de comprimento L << 
Ei2
S
2Z 0
( Ei L) 2 sin 2 
1 Ei L sin 
PL 
Rr 
2 Z a 2  Z a*2
8 Rr
Rr  80(L /  ) 2
Ae 2 
PL
3

( sin  ) 2
S 8
m 
2
3
4
G ( )  sin 2   2 Ae ( )
2

Relação fundamental das antenas
G ( ,  ) 
4

2
Ae ( ,  )
Em recepção
V 0  h .E
*
~e ~
• he determina a amplitude complexa da tensão induzida em vazio
na antena por um campo
incidente segundo uma direcção (Ө,φ).
Comprimento efectivo – DEH
I
0
 I(0)

^
h  L sin  e
h e  L sin 
~
~e
^
h
~ eM
Dipolo eléctrico de Hertz
 Le
h eM  L
~
f D (, )  sin 
Em condições ideais
Cp=1

Ө=Ө0
φ=φ0

V02  L2 E 2  S  E 2 / 2 Z 0  2 Z 0 SL 2
V02
V02
Z S
PL 

 L2 0
8R a
8R r
4R r
S 3 
32
 L
S
  
4 2  L 
8
2
2
PL
32
Ae 

S
8
Relações entre parâmetros característicos
Analisando a ligação entre duas antenas a trabalhar alternadamente
nos regimes de emissão e recepção, a aplicação do Princípio da
reciprocidade permite concluir que o coeciente entre o ganho G e a
área Ae é constante para qualquer antena.
G
 const ant e
Ae
Dípolo eléctrico de Hertz.
G
3  32 

   
Ae
2  8 
1
 4 
  2  const ant e universal
 
Em outras antenas verifica-se:
G
Nas condições ideais,
4
Ae
2
C=1,Ө=Ө0, φ=φ0 tem-se:
V02  h e2 E 2  2h e2 Z0S  PL  SA e   2h e2 Z0
PL
Ae


V02
Y02
2
V   PL 
, R r  R a   2h e Z0 
8
R
8R r A e
a


2
0

 h e2 Z0
2 G
4
V   A e 
, G  D  
V02 2

4

4
R

D



r
2
0
Z h 
D 0  e
Rr   
2
 Z0  h e 

 
D Rr   
Este resultado é generalizável a outras situações
2
a) Condições óptimas de recepção
Comprimento efectivo heM
V0=Ei heM
E
V
~i
~ 0
ZL=Za*
Pr=<S>AeM
S
Area efectiva AeM
a) Caso geral
^
Z0 e  jkr
E  j
I 0 h eMf D () e
~ 
~
2 r
Pr  5  A e (, )C p
h e (, )  h eMf D (, )
V0  E i h e (, ) C p
E
V0
~i
E
~a
Cp=1 (antenas coplanares)
V0  E a L  E i L sin 
Desadaptação de polarizações
^ 
Antena de emissão com polarização linear  e~ y 
 
Antena de recepção com polarização • esquerda
2
_
he* . E
~ ~
2
_
he* E
_ ^
Cp 
 ~ . ~
 he* . e
_
2
_ 2
~ ~E
E
he
he
E
~
~
~
~
_
^
^
j
90º
h  cos 45º ex  sin 45º e
ey 
~e
~
~
2


^
^
^
1
1
 ex  j e y  *. e y
Cp 


2
2 ~

~ 
~
^ 
1  ^
 ex  j e y 

2 ~

~ 
• Metade da potência é perdida
• Nos casos em que esta perda de potência não é aceitável tenta fazerse as duas antenas ou com polarização linear vertical ou ambas com
polarização • esquerda
• Mas há situações em que é preferível operar com uma antena linear e
outra circular. Por ex. Se num veículo (satélite) espacial uma antena
tem polarização linear devido a rotação de Faraday na ionosfera seria
mais adequado usar uma antena receptora com polarização circular.