|
|
|
antena - ondas eletromagnéticas Como já citamos a onda eletromagnética tem as mesmas propriedades de reflexão, refração, interferência e difração da luz. A reflexão em uma superficie metálica resulta em uma onda eletromagnética refletida, com as mesmas características da onda incidente inicial mas defasada 180º.
1-10
reflexão de onda eletromagnética (a) onda incidente Na superficie metálica não pode haver campo elétrico (porque ele é perfeitamente condutor). Assim, quando o campo elétrico E incide na superficie sofre imediatamente uma reversão de fase E1 de l80º que cancela o E incidente (figura 1-10 a,b). O campo magnético H não está sujeito a esta condição de cancelamento na superficie, mantendo sua fase inicial incidente. Como resultado - e pela regra da mão esquerda - a onda reflete-se de volta. Representando a onda eletromagnética por uma senóide obtemos a figura 1-10c - note a defasagem de 180º entre a incidente e a refletida. A intensidade da onda refletida é conhecida por coeficiente de reflexão T e dada pela equação T= Z2 – Z1 onde Z2 é a impedância da superficie do obstáculo e Z1 a impedância do meio onde a onda se propaga inicialmente. Se Z2=0 (superficie perfeitamente condutora) então T=-Z1/Z1= -1, e a onda é totalmente refletida. Para Z2=Z1 temos T=0/(Z2+Z1) = 0, não havendo reflexão. Mas se Z2 é diferente de Z1 então T será um valor maior que 0 (portanto há reflexão) e menor que 1 (não há reflexão total), ocorrendo uma reflexão parcial.
1-11
refração de onda eletromagnética (a) onda incidente Refração é o fenômeno de reflexão parcial, isto é, uma parte da onda incidente é refletida e outra parte atravessa a superficie do obstáculo (figura 1-11). Veja que a intensidade da onda refratada é igual à diferença entre onda incidente e onda refletida: S2= S-S1. No capítulo sobre linhas de transmissão voltaremos a
analisar os fenômenos de reflexão e refração, que são fundamentais para projeto e
instalação de antenas. Desde já observe que se Z2=Z1 então Um corpo que permite ser atravessado por uma onda eletromagnética é dito transparente, e no caso de impedi-la (levando à reflexão) é opaco. Obviamente temos o corpo totalmente transparente ou parcialmente transparente (veja a semelhança com os conceitos óticos).
1-12 princípio de Huygens Difração é o fenômeno que ocorre quando uma onda incide em um obstáculo e consegue ultrapassá-lo, contornando-o ou penetrando em sua abertura (sem ser por refração), e recompondo-se mais à frente. É a difração que permite a recepção dos sinais de Rádio e Televisão nas grandes cidades, apesar dos prédios e construções. Segundo o princípio de Huygens o radiador original emite frentes de ondas, que podem ser consideradas como compostas por radiadores elementares semelhantes ao original (figura 1-12). Cada radiador elementar emite nova frente de onda igual àquela do radiador original, e estas pequenas frentes de onda formam a frente de onda maior que se propaga a partir do radiador original.
1-13 difração (a) em abertura (b) em contorno Colocando um obstáculo com pequena abertura diante de uma onda plana (figura 1-13a), alguns de seus radiadores elementares atravessam a abertura e recompõem a onda - mas esta onda difratada será arredondada, os poucos radiadores que atravessaram o obstáculo comportam-se quase como único ponto ("puntiforme"), semelhante à figura 1-12. Se o obstáculo à frente da onda plana não tem abertura (figura 1-13b) alguns radiadores atravessam à esquerda e outros à direita, inicialmente formando ondas arredondadas. A adição das ondas arredondadas da esquerda e da direita acaba por recompor urna onda plana difratada, como se a onda incidente original tivesse simplesmente contornado o obstáculo. Quanto maior o comprimento de onda l maior será o efeito da difração. Em ondas médias e longas (Rádio AM) a difração é bastante acentuada, facilitando a recepção. Mas para microondas o efeito da difração é pequeno e o sinal não consegue contornar obstáculos, só podendo ser captado se incidir diretamente no receptor. Interferência é o fenômeno de duas (ou mais) ondas tentando ocupar o mesmo espaço. A resultante é simples- mente a soma algébrica das ondas.
1-14 interferência (a,b) construtiva (c,d) destrutiva Na figura 1-14a temos o exemplo de interferência construtiva, em que as duas ondas estão em fase e têm a mesma frequência, o resultado sendo uma onda de maior amplitude (1-14b). Na figura 1-14c ilustramos interferência destrutiva, com as ondas defasadas produzindo uma resultante de menor amplitude (figura 1-14d). No caso de ondas com frequências diferentes a resultante será mais complexa, parte construtiva e parte destrutiva. O estudo de impedância será feito de maneira mais abrangente no capítulo sobre linhas de transmissão. Mas adiantemos que para ondas eletromagnéticas livres impedância Z é a relação entre campo elétrico e campo magnético: Z= E/H. No vácuo e (aproximadamente) no ar Z= 377 O . Em materiais ferromagnéticos Z é maior que 377 O e nos dielétricos condutores Z é menor que 377 O . |
|
