Emissão - Recepção. Polarização A polarização de uma antena é a polarização da onda...
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Emissão - 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.
Antenas de recepção
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 linearhorizontal
Polarização circularesquerda
Polarização elípticaesquerda
Polarização linear
vertical
Polarização circulardireita
Polarização elípticadireita
A polarização de uma antena é a polarização da onda radiada pela antena numa dada direcção.
Dipolo eléctrico de Hertz
Abertura efectiva
. Seja Ei amplitude do campo eléctrico incidente no dipolo de comprimento L <<
DEH em modo de recepção
)(4
sin2
3)(
)sin(8
3
)/(80
8
sin)(sin
2
1
2
22
222
2
22
*22
0
2
e
Le
r
r
ir
aa
iL
i
AG
mS
PA
LR
R
LER
ZZ
LEP
Z
ES
Relação fundamental das antenas
),(4
),(2
eAG
Em recepção
• he determina a amplitude complexa da tensão induzida em vazio
na antena por um campo incidente segundo uma direcção (Ө,φ).
~
*
e~0 E.hV
Comprimento efectivo – DEH Dipolo eléctrico de Hertz
sin),(f
LheLh
sinLhesinLh
)0(II
D
eM
^
~eM~
e
^
~e~
0
Em condições ideais Cp=1 Ө=Ө0 φ=φ0
8
3
S
PA
S8
3
L2
3
4
SL
R4
SZL
R8
V
R8
VP
SLZ2Z2/ESELV
2L
e
222
r
02
r
20
a
20
L
200
22220
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.
constanteA
G
e
Dípolo eléctrico de Hertz.
universalconstante4
8
3
2
3
A
G2
12
e
Em outras antenas verifica-se:
e2A
4G
Nas condições ideais, C=1,Ө=Ө0, φ=φ0 tem-se:
2
e
r
0
2
e
r
0
220
r
02e
2
e20
er
20
02ear
a
20
L20
e
L0
2eeL0
2e
22e
20
h
R
Z
D
h
R
ZD
D
4V
R
Z
4
hDG,
4
GAV
AR8
YZh2RR,
R8
VPV
A
PZh2SAPSZh2EhV
Este resultado é generalizável a outras situações
a) Condições óptimas de recepção
Comprimento efectivo heM
i~E
0~V
V0=Ei heM
Area efectiva AeM
S
ZL=Za* Pr=<S>AeM
a) Caso geral
sinLELEV
C),(hEV
),(fh),(hC),(A5P
e)(fhIr
e
2
ZjE
ia0
pei0
DeMeper
^
~DeM0
jkr0
~
i~E
0V
a~E
Cp=1 (antenas coplanares)
Desadaptação de polarizações
Antena de emissão com polarização linear
Antena de recepção com polarização esquerda•
y
^
~e
2_ 2_**
_~ ^~ *~ ~2 _2 ~_ ~
~~~~
_ ^ ^ ^ ^90º
~ ~ ~~ ~
2^ ^ ^
~ ~ ~
.
. .
1cos 45º sin 45º
2
1 1*.
22
ee
p eE
ee
jx y x y
e
p x y y
h E h EC h e
Ehh E
h e e e e j e
C e j e e
• Metade da potência é perdida
• Nos casos em que esta perda de potência não é aceitável tenta fazer-se 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.
•