Como as Antenas e transmissores funcionam? Fala Amantes da Engenharia, imagine estender a mão e captar palavras, imagens e informações que passam. É mais ou menos isso que uma antena faz.
É a haste ou prato de metal que capta ondas de rádio e as transforma em sinais elétricos que alimentam algo como um rádio, televisão ou sistema telefônico. Antenas como essa são às vezes chamadas de receptores. Um transmissor é um tipo diferente de antena que faz o trabalho oposto ao de um receptor.
Ele transforma sinais elétricos em ondas de rádio para que possam viajar às vezes milhares de quilômetros ao redor da Terra ou até mesmo para o espaço e voltar. É por isso que antenas e transmissores são a chave para praticamente todas as formas de telecomunicações modernas. Mas como as antenas funcionam?
Suponha que você seja o chefe de uma estação de rádio e queira transmitir seus programas para o mundo todo. Mas como você faz isso? Você usa microfones para capturar os sons das vozes das pessoas e transformá-los em energia elétrica.
Você pega essa eletricidade e, falando de forma geral, a faz fluir ao longo de uma antena alta de metal, aumentando sua potência muitas vezes para que ela viaje tão longe quanto você precisa no mundo. À medida que os elétrons na corrente elétrica balançam para frente e para trás ao longo da antena, eles criam radiação eletromagnética invisível na forma de ondas de rádio. Essas ondas, em parte elétricas e em parte magnéticas, viajam na velocidade da luz, levando seu programa de rádio com elas.
Agora o que acontece quando ligo meu rádio em minha casa a alguns quilômetros de distância é que as ondas de rádio que você envia fluem através da antena de metal e fazem os elétrons balançarem para frente e para trás. Isso gera uma corrente elétrica que por sua vez transformam em um sinal que os componentes eletrônicos dentro do meu rádio transformam de volta em som que eu posso ouvir. As antenas transmissoras e receptoras costumam ser muito semelhantes em design.
Por exemplo, se você estiver usando algo como um telefone via satélite que pode enviar e receber uma chamada de vídeo-telefone para qualquer outro lugar na Terra usando satélites espaciais, os sinais que você transmite e recebe passam por uma única antena parabólica. A antena parabólica é um tipo especial de antena em formato de tigela e tecnicamente conhecida como refletor parabólico, porque a antena se curva no formato de um gráfico chamado parábola. Só que transmissores e receptores parecem muito diferentes.
Antenas de transmissão de TV ou rádio são enormes mastros, às vezes se estendendo por centenas de metros no ar, porque precisam enviar sinais poderosos por longas distâncias. Mas você não precisa de nada tão grande na sua TV ou rádio em casa, isso porque uma antena muito menor fará o trabalho bem. As ondas nem sempre passam pelo ar do transmissor para o receptor.
Dependendo de quais frequências de ondas queremos enviar, quão longe queremos enviá-las e quando queremos fazer isso. E qual deve ser o comprimento de uma antena? Quanto maior, melhor?
A antena mais simples é um único pedaço de fio de metal preso a um rádio. A maioria dos rádios transistorizados modernos tem pelo menos duas antenas. Uma delas é uma haste telescópica longa e brilhante que sai do rádio e gira para captar sinais de FM que significa frequência modulada.
A outra é uma antena dentro do gabinete, geralmente fixada na placa de circuito principal, e capta sinais de AM que significa amplitude modulada. As diferenças entre AM e FM são interessantes, então se quiser saber mais, deixa aqui nos comentários que podemos fazer um vídeo sobre isso. Mas por que você precisa de duas antenas em um rádio?
Os sinais nessas diferentes bandas de onda são transportados por ondas de rádio de diferentes frequências e comprimentos de onda. Os sinais de rádio AM típicos têm uma frequência de 1000 kHz (quilohertz), enquanto os sinais FM típicos são de cerca de 100 MHz (megahertz), então eles vibram cerca de cem vezes mais rápido. Como todas as ondas de rádio viajam na mesma velocidade a velocidade da luz, que é de aproximadamente 300.
000 km/s os sinais AM têm comprimentos de onda cerca de cem vezes maiores que os sinais FM. Você precisa de duas antenas porque uma única antena não consegue captar uma faixa tão grande de comprimentos de onda. É o comprimento de onda ou frequência das ondas de rádio que você está tentando detectar que determina o tamanho e o tipo de antena que você precisa usar.
Em termos gerais, o comprimento de uma antena simples tem que ser cerca de metade do comprimento de onda das ondas de rádio que você está tentando receber. Só que algumas tecnologias tornam possível fazer antenas que tenham um quarto do comprimento de onda, antenas compactas miniaturizadas que tenham cerca de um décimo do comprimento de onda e antenas de membrana que sejam ainda menores, embora não entraremos no detalhe sobre ela aqui. O comprimento da antena não é a única coisa que afeta os comprimentos de onda que você vai captar, isso porque se tivéssemos um rádio com um comprimento fixo de antena só seria capaz de receber uma estação.
A antena alimenta sinais em um circuito de sintonia dentro de um receptor de rádio, que é projetado para "agarrar" uma frequência específica e ignorar o resto. O circuito receptor mais simples nada mais é do que uma bobina de fio, um diodo e um capacitor, e alimenta sons em um fone de ouvido. O circuito responde ou ressoa na frequência em que você está sintonizado e descarta frequências maiores ou menores que isso.
Ao ajustar o valor do capacitor, é que você consegue alterar a frequência ressonante e é isso que sintoniza seu rádio em uma estação diferente. O trabalho da antena é captar energia suficiente das ondas de rádio que passam para fazer o circuito ressoar na frequência certa. As antenas de rádio mais simples são apenas hastes longas e retas, às vezes chamadas de monopolos.
Muitas antenas de TV internas têm a forma de um dipolo: uma haste de metal dividida em duas partes e dobrada horizontalmente, de modo que parece um pouco com uma pessoa em pé, com os braços esticados horizontalmente. Antenas de TV externas mais sofisticadas têm vários desses dipolos dispostos ao longo de uma haste de suporte central. Outros designs incluem laços circulares de fio e, claro, antenas parabólicas.
Mas por que tantos designs diferentes? Obviamente, as ondas que chegam a uma antena de um transmissor são exatamente as mesmas, não importa o formato e o tamanho da antena. Um padrão diferente de dipolos ajudará a concentrar o sinal para que seja mais fácil de detectar.
Esse efeito pode ser aumentado ainda mais adicionando dipolos "fictícios" desconectados, conhecidos como diretores e refletores, que refletem mais do sinal para os dipolos receptores reais. Isso é equivalente a aumentar o sinal e ser capaz de captar um sinal mais fraco do que uma antena mais simples. Três características das antenas são particularmente importantes, que são, sua direcionalidade, ganho e largura de banda.
Vamos começar pela direcionalidade Os dipolos são muito direcionais, isso porque eles captam ondas de rádio que viajam em ângulos retos em relação a eles. É por isso que uma antena de TV precisa ser montada corretamente em sua casa e virada para o lado correto, se você quiser obter uma imagem nítida. Bem, hoje em dia você não tem muito esse problema, pois os sinais de TV são digitais.
Mas na minha época, você tinha que brigar uns bons minutos com a antena antes de ter uma imagem decente. A antena telescópica em um rádio FM é menos direcional, especialmente se o sinal for forte. Se você a apontar diretamente para cima, ela capturará bons sinais de praticamente qualquer direção.
A antena AM de ferrite dentro de um rádio é muito mais direcional. Ao ouvir AM, você descobrirá que precisa girar seu rádio até que ele capte um sinal realmente forte. Faça aí um experimento e tente girar seu rádio exatamente 90 graus e observe como o sinal geralmente cai quando usando AM.
Embora antenas altamente direcionais possam parecer um incômodo, quando estão alinhadas corretamente, elas ajudam a reduzir a interferência de estações ou sinais indesejados próximos ao que você está tentando detectar. Mas a direcionalidade nem sempre é uma coisa boa. Pense no seu celular.
Você quer que ele seja capaz de receber chamadas onde quer que esteja em relação ao mastro da torre de telefone mais próximo, ou captar mensagens para onde quer que esteja apontando quando estiver na sua bolsa. Então uma antena altamente direcional não é muito boa. Da mesma forma para um receptor GPS que diz onde você está usando sinais de vários satélites espaciais.
Como os sinais vêm de satélites diferentes, em lugares diferentes no céu, segue-se que eles vêm de direções diferentes, então, novamente, uma antena altamente direcional não seria tão útil. O ganho de uma antena é uma medida muito técnica, mas, falando de modo geral, se resume à quantidade pela qual ela aumenta o sinal. As TVs geralmente captam um sinal fraco e fantasmagórico, mesmo sem uma antena conectada.
Isso ocorre porque a caixa de metal e outros componentes agem como uma antena básica, não focada em nenhuma direção específica, e captam algum tipo de sinal por padrão. Adicione uma antena direcional adequada e você obterá um sinal muito melhor. O ganho é medido em decibéis (dB) e quanto maior o ganho, melhor sua recepção.
No caso de TVs, você obtém muito mais ganho de uma antena externa complexa do que de um dipolo simples. Todas as antenas externas funcionam melhor do que as internas, e as antenas montadas em janelas e em conjuntos têm maior ganho e funcionam melhor do que as embutidas. Já a largura de banda de uma antena é o intervalo de frequências, ou comprimentos de onda, se preferir sobre o qual ela funciona efetivamente.
Quanto maior a largura de banda, maior o intervalo de diferentes ondas de rádio que você pode captar. Isso é útil para algo como televisão, onde você pode precisar captar muitos canais diferentes, mas muito menos útil para comunicações por telefone, celular ou satélite, onde tudo o que você está interessado é em uma transmissão de onda de rádio muito específica em uma banda de frequência bastante estreita. Se você chegou até aqui, e gostou do vídeo, aproveita para se inscrever se não for inscrito, deixe seu like, e ative o sininho das notificações e se achar nosso conteúdo interessante, considera se tornar membro para nos ajudar a continuar produzindo conteúdo aqui na plataforma e ser lembrado em nossos vídeos.
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