Propagação de Ondas e Antenas Universidade Estadual de Campinas Centro Superior de Educação Tecnológica Divisão de Telecomunicações Propagação de Ondas e Antenas Aula 11: Métodos de Projeto de arranjos e Exercícios. Prof.Dr. Leonardo Lorenzo Bravo Roger

Introdução O Problema a ser resolvido num projeto de um arranjo Dado o padrão de radiação desejado F(, ) e a localização no espaço dos K radiadores (elementos) que compõem o arranjo, quais são os valores da amplitude e fase das corrente de cada elemento, que resultam numa boa aproximação de F(, ) ?. Métodos clássicos de projetos de arranjos 1-Método de Dolph-Tschebyscheff (Vide Balanis Antennas Theory 2nd ed.Jonh Wiley & Sons,1997.) 2- Método beamformer ( formador de feixe) (Vide Simon Haykin Adaptative Fiilter Theory 3nd ed.Prentice Hall,1996.) 2 2

Introdução A Figura 1 pode nos servir de base para vários exemplos no desenvolvimento deste tema 3 3

Diferentes tipos de arranjos Arranjo Colinear - Todos os elementos estão ao longo de um mesmo eixo Frequentemente usam-se para conseguir um padrão onidirecional com uma antena vertical. - Concentra a radiação no plano horizontal. 4 4

Diferentes tipos de arranjos Arranjo Broadside -É um arranjo com padrão de radiação bidirecional, transversal ao eixo dos elementos. -Usa Dipolos de /2 alimentados em fase e separados uma distancia de /2 . Alimentação de um arranjo Broadside 5 5

Diferentes tipos de arranjos Arranjo Broadside. Exemplo. Observe como o padrão é transversal ao eixo dos elementos. 6 6

Diferentes tipos de arranjos Arranjo End-Fire. -É um arranjo similar ao Broadside, no que diz respeito a disposição dos elementos, mas com os dipolos alimentados a 900 de fase, resultando em uma radiação máxima que ocorre na direção longitudinal do eixo em que estão posicionados os dipolos, com o máximo de radiação na direção do último dipolo do arranjo. 7 7

Diferentes tipos de arranjos Arranjo End-Fire. -É possível implementar uma variante desse arranjo alimentado os dipolos em quadratura de fase, como mostra o seguinte exemplo: Observe como o padrão é longitudinal segundo o eixo dos elementos. 8 8

Diferentes tipos de arranjos Arranjos Binomiais É um tipo de arranjo clássico caracterizado por apresentar uma distribuição de intensidade de correntes para cada um dos elementos do arranjo, que obedece aos coeficientes da Serie Binomial. Isto é: 9 9

Diferentes tipos de arranjos Arranjos Binomiais. Exemplo 10 10

Diferentes tipos de arranjos Arranjos Binomiais O efeito da distribuição de corrente Binomial é diminuir os lobos secundários do padrão do arranjo, mas o custo ( desvantagem) é uma menor diretividade. 11 11

Diferentes tipos de arranjos Scanning Arrays 12 12

Diferentes tipos de arranjos Scanning Arrays 13 13

Diferentes tipos de arranjos Scanning Arrays 14 14

Diferentes tipos de arranjos Scanning Arrays Variando eletricamente o valor do angulo  podemos executar a varredura ( scanning) de um amplo setor angular sem necessitar movimentar mecanicamente o arranjo. Esse tipo de arranjo é utilizado em antenas de radar para determinar a posição ( azimute e elevação) do alvo. Uma outra aplicação muito importante é em antenas adaptativas ( smart antennas de sistemas celulares para determinar o AOA ( angle of arrival) dos usuários presentes na célula. 15 15

Diferentes tipos de arranjos Arranjos tridimensionais ( técnica beamformer). Item 3 da aula A_C5 dos Profs. Castro e Franco da PUCRS 16 16

Diferentes tipos de arranjos Antenas inteligentes ( Smart Antennas ) para sistemas celulares. Item 3.2 da aula A_C5 dos Profs. Castro e Franco da PUCRS 17 17

Exercícios sobre arranjos 1- Calcule e represente graficamente o diagrama de campo normalizado para o conjunto de dos elementos dipolos infinitesimais da Figura seguinte, quando as corrente estão: a)- Em fase ( ) b)- A 900 fora de fase ( ) 18 18

Exercícios sobre arranjos 2- Repetir o exemplo anterior para os casos em que: a)- b)- 19 19

Exercícios sobre arranjos 3- Considere um conjunto de três elementos alimentados com correntes que guardam entre si uma relação de 1:2:1, conforme mostrado na figura a seguir: a)- Trace o diagrama de grupo no plano que contem o eixo dos elementos 20 20

Exercícios sobre arranjos Dica para a solução 21 21

Fim FIM 22 22