Comunicações
Móveis
Elementos básicos: Células de transmissão.
Setores e antenas
Aula 03
Prof. Diovani Milhorim
Setores e antenas
Setores
Frequentemente as células são dividas em setores o que
as torna mais eficientes pois permite maior reutilização de
freguencia , ou seja, maior número de chamadas em
simultâneo.
Cada setor é coberto por uma antena, que irradia para dentro
dentro da célula. Tudo depende da posição da antena em
relação à célula.
Setores e antenas
Setores
A figura abaixo representa a posição da antena em
relação à célula.
Os pontos representam as antenas que cobrem as células
• No meio de 3 células
• No meio de 2 células
• No centro da célula
Setores e antenas
Setores
Podemo ver na figura abaixo uma torre com 3 antenas
em disposição de 120º .
Setores e antenas
Setores
Embora possamos imaginar a célula com sua antena no
centro, na prática seu formato é o da figura tracejada abaixo:
Neste caso as antenas que cobrem as células se encontram no
canto e não no centro.
O que é uma antena
• É um dispositivo ,geralmente metálico ,que emite e/ou
recebe ondas eletromagnéticas.
• Tem o objetivo de fazer a transição entre a propagação
guiada ( guia de onda ou cabo coaxial,linha de
transmissão)e a propagação no espaço livre
•
Equações de Maxwell
• Todos os fenômenos eletromagnéticos regem-se pelas
equações de Maxwell e pela equação da continuidade.
• Não existe campo E sem campo H e vice-versa
Parâmetros fundamentais das antenas
• Relação do campo E e campo H
Setores e antenas
Propagação no espaço livre
• Irradiação para um meio ilimitado:
• Para os cálculos de dimensionamento de sistemas irradiantes,
um fator de extrema importância está correlacionado com as
características da antena irradiante. Nestas, temos o diagrama
de irradiação, o ganho, a diretividade, o angulo de abertura de
feixe , largura de faixa, eficiência de irradiação, etc.
Setores e antenas
Propagação no espaço livre
• Irradiação para um meio ilimitado:
• Como referência, utiliza-se a antena isotrópica, que nada mais
é do que um irradiador hipotético capaz de irradiar
igualmente em todas as direções. Tomando como base o
sistema de coordenadas esféricas, com o elemento irradiador
situado em sua origem, a quantidade de potência por unidade
de superfície só dependeria do raio da esfera.
Setores e antenas
Irradiação para um meio ilimitado:
.
Setores e antenas
Irradiação para um meio ilimitado:
Sendo P a potência irradiada pela antena isotrópica, a densidade
de potência medida a uma distância r da fonte será:
P
So 
4  r 2
Ou seja, em um ambiente desobstruído e sem perdas, a
densidade de potência da onda eletromagnética será
inversamente proporcional ao quadrado da distância.
Setores e antenas
Irradiação para um meio ilimitado:
• Antenas reais possuem direções preferenciais, onde se tem
maior densidade de potência irradiada e, ao mesmo tempo, as
demais direções assumirão valores menores ou nulos.
• Para um irradiador real, a densidade de potência se dá na
forma:
S ( , ) S máx f ( , )
Onde f é uma função espacial que descreve a distribuição
de potência.
Setores e antenas
Irradiação para um meio ilimitado:
A representação desta função em gráficos tridimensionais ou em
planos especificados define o diagrama de irradiação da antena. A
razão entre a densidade máxima de potência e a densidade
média irradiada(antena isotrópica) determina a diretividade da
antena:
A diretividade indica que, ao irradiar a mesma potência, a antena
(b) produzirá uma amplitude maior de campo elétrico no destino.
Antenas
Parâmetros fundamentais das antenas
Antena Direcional
• É uma antena que tem a propriedade de radiar ou receber ondas
eletromagnéticas mais eficientemente em algumas direções .
Na figura ao lado
temos
diagrama de radiação
de uma antena que é
direcional em um
plano perpendicular a
xy e não direcional no
xy
Parâmetros fundamentais das antenas
Lóbulos do diagrama de radiação
• Um lóbulo de radiação é uma parte do diagrama de radiação
delimitado por regiões de relativa baixa intensidade de
radiação
• Os lóbulos podem ser classificados como maior ou principal
,laterais ou traseiros .
Setores e antenas
Irradiação para um meio ilimitado:
• Para antenas reais, também temos que considerar as perdas por calor
oriundas do consumo de parte da potência de irradiação pela antena.
Sendo assim, a densidade real de potência irradiada será ligeiramente
inferior do que o valor esperado.
• A relação entre o valor real e o valor esperado, para a densidade de
potência, é denominado eficiência de irradiação da antena. Ao
dividirmos esta densidade máxima pela densidade média, obtemos o
ganho desta antena em relação a antena isotrópica:
S 'máx  k r  S máx
G0 
S 'máx
k S
 r máx  k r  D
S0
S0
Setores e antenas
Irradiação para um meio ilimitado:
Substituindo o valor de S0 na equação, temos:
S 'máx
G0 P

4  r 2
Com isto concluímos que uma antena com ganho G0 e irradiando uma
potência P produz a mesma densidade de potência que uma antena
isotrópica irradiando uma potência de G0P. O produto G0P também é
conhecido como potência equivalente irradiada isotropicamente(EIRP),
ou seja:
S 'máx
EIRP

4  r 2
Setores e antenas
Irradiação para um meio ilimitado:
Uma vez que o ganho para antenas é calculado em relação a
antena isotrópica, utilizamos a unidade dBi para representação do
ganho.
Parâmetros fundamentais das antenas
Largura de banda
• Banda de freqüência na qual uma determinada
característica da antena permanece dentro de
uma gama desejada .
• A impedância de entrada,que varia com a
freqüência ,é o parâmetro que é normalmente
usado para definir a largura de banda
Parâmetros fundamentais das antenas
• Relação frente-costas-(RFC) (Front-to-Back)
Parâmetros fundamentais das antenas
Ruído
Uma antena é uma fonte de ruído no sistema
•
•
Ruído interno é o ruído criado pela própria
antena
Ruído externo é o ruído captado pela antena e
que depende do ganho da antena na direção
do ruído.
Tipos de Antenas
• DIPOLO MEIA ONDA
Uma das antenas mais usadas na prática é o
dipolo de meia onda ,que consiste em dois
segmentos metálicos alinhados com
comprimento total igual a 
2
DIPOLO MEIA ONDA
DIPOLO MEIA ONDA
Tipos de Antenas
Yagi
Painel Setorial
Painel setorial de 4 dipolos na vertical
Omnidirecionais
Omnidirecional com 6 dipolos
Log-periódicas
Helicoidal