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Comunicações Móveis. Elementos básicos: Células de transmissão. Setores e antenas Aula 03 Prof. Diovani Milhorim. Setores e antenas. Setores
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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: 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: 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.
Parâmetros fundamentais das antenas Antena Direcional • É uma antenaque 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:
Setores e antenas Irradiação para um meio ilimitado: Substituindo o valor de S0 na equação, temos: 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 potênciaequivalente irradiada isotropicamente(EIRP), ou seja:
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
