Questões 16, 17 e 18

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16. Explique quais as principais vantagens e desvantagens das antenas de microfita com 
relação às antenas de fio (lineares). 
 
 As principais desvantagens são: a largura de banda estreita, geralmente inferior a 6% com 
relação a frequência central da banda; ganho reduzido, devido as características físicas da antena 
de microfita; e a baixa isolação entre a linha de alimentação e o elemento irradiador. Essas 
desvantagens, no entanto, podem ser minimizadas com a utilização de técnicas apropriadas, como 
o truncamento no plano de terra, utilização de arranjos ou até mesmo o emprego de multicamadas 
de substrato dielétrico. 
 Em relação às vantagens, tem-se a estrutura leve e compacta, que facilita a mobilidade e a 
utilização em sistemas embarcados; a fácil fabricação e, consequentemente, o custo reduzido de 
produção; a alta versatilidade, uma vez que é possível trabalhar com uma grande variedade de 
padrões de irradiação e polarização. 
 
17. Explique detalhadamente os principais métodos de alimentação de antenas de microfita. 
 
• Alimentação por linha de microfita – nessa técnica, uma fita condutora, com largura muito 
inferior à do patch, é conectada à extremidade do elemento radiador. Este método foi o 
pioneiro em aplicações práticas, e é caracterizado pela facilidade na modelagem e na 
fabricação. No entanto, é um método que apresenta limitações, como a geração de radiação 
indesejada à medida em que a espessura do substrato dielétrico aumenta, provocando, entre 
outros efeitos, a limitação na largura de banda da antena. 
• Alimentação por cabo coaxial – nessa técnica, o condutor externo do cabo coaxial é 
conectado ao plano terra e o condutor interno atravessa o plano de terra e o substrato 
dielétrico, sendo conectado ao patch condutor. O casamento de impedância vai depender, 
entre outros fatores, da posição da referida alimentação. Esse método é amplamente 
utilizado e é caracterizado pela baixa geração de radiação indesejada e pela redução na área 
da antena. Por outro lado, a modelagem não é trivial e a largura de banda é 
consideravelmente reduzida devido às indutâncias produzidas pela ponta de prova. 
• Acoplamento por proximidade – nessa técnica, a alimentação é inserida através de uma 
linha introduzida entre dois substratos dielétricos. O patch está disposto na camada superior 
da estrutura e o plano de terra encontra-se na camada inferior. Esse método permite a 
obtenção de uma maior largura de banda, uma vez que a estrutura se torna mais espessa 
devido à utilização de dois substratos dielétricos, que podem ser de mesmo material ou não. 
Por outro lado, a antena com alimentação por acoplamento por proximidade é de fabricação 
mais complexa. 
• Acoplamento por abertura – nessa técnica, o plano de terra possui uma abertura e está 
disposto entre dois substratos dielétricos. A alimentação é inserida na face inferior da 
estrutura. O patch condutor, fixado na face superior do substrato, recebe o sinal acoplado 
por meio da abertura do plano de terra. Este método é de modelagem relativamente simples 
e possui uma baixa radiação indesejada. Porém, a fabricação não é trivial e a largura de 
banda pe geralmente estreita. O casamento de impedância pode ser otimizado alterando-se 
a abertura do plano de terra e as dimensões da linha de alimentação. 
 
18. Através de pesquisa bibliográfica, detalhe quais os principais métodos de casamento de 
impedância utilizados em antenas de microfita. 
 
• Casamento de impedância com Inset Feed – essa técnica consiste em inserir a linha de 
alimentação até o ponto ótimo de casamento de impedância entre linha e patch, devido à 
alta impedância de borda do patch. Como já explicado anteriormente, o acoplamento entre 
fonte e patch é usualmente realizado por linha de microfita, este filamento é devidamente 
projetado e conectado a borda do patch. Como a corrente é baixa nas extremidades de um 
patch, e aumenta em magnitude em direção ao centro, a impedância de entrada poderia ser 
reduzida se a conexão fosse realizada mais próxima do centro. A técnica que realiza essa 
otimização é chamada Inset Feed. 
• Casamento de impedância com λ/4 – A antena de microfita também pode ser combinada com 
uma linha de transmissão de impedância característica Z0, usando uma linha de transmissão 
de λ/4, de impedância característica z1. O objetivo é combinar a impedância de entrada com 
a linha de transmissão. Se a impedância da antena é Za, então a impedância de entrada vista 
a partir do início da linha de λ/4 torna-se impedância de entrada vista de uma seção de 
comprimento de onda de um quarto. Em projetos que demandam por antenas compactas, 
aumentar o comprimento da linha de transmissão com o transformador de impedância λ/4 se 
torna inviável. 
• Casamento de impedância com inserção de tocos – o casamento de impedância pdoe ser 
obtido através da adição de elementos metálicos à linha de transmissão, esses elementos são 
tradicionalmente chamado de tocos ou stubs. Os tocos, quando conectados, funcionam como 
parte da linha de transmissão. Alterando as características de impedância da estrutura. Pode-
se classificar esses elementos de acordo com o tipo de conexão entre eles e linha de 
transmissão, ou de acordo com o tipo de acoplamento entre seus próprios terminais. Na 
configuração toco em série, os elementos são associados em série com a linha de 
transmissão, na configuração toco em paralelo, que é a mais usual pela facilidade de 
implementação, os elementos estão em paralelo com a linha. 
• Casamento de impedância Probe Feed – as antenas de microfita também podem ser 
alimentadas por uma sonda coaxial, acoplada por baixo da estrutura. O condutor externo do 
cabo coaxial é conectado ao plano terra, e o condutor central é estendido até a antena patch. 
A posição da alimentação pode ser alterada para controlar a impedância de entrada. A 
alimentação coaxial introduz uma indutância na alimentação que pode se tornar relevante para 
valores maiores que h (uma fração apreciável de um comprimento de onda). Além disso, a 
sonda também irá irradiar, o que pode levar à radiação em direções indesejáveis.