Artigo de Antenas

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DETERMINAÇÃO DE PARÂMETROS DA ANTENA YAGI-UDA 
 
 
Roberto Gonçalves Gameiro¹; Robson Aparecido dos Santos¹; Thiago José 
Monteiro da Silva¹; Wendel Lucas Silva¹. 
 
 
1-Universidade Norte do Paraná/Departamento de Engenharia 
Elétrica/Londrina, PR. 
 
 
Resumo 
 
Neste projeto, utilizou-se um kit didático comercializado pela empresa FESTO 
DIDACTIC® chamado LAB-VOLT® ANTENNA TRAINING AND MEASURING 
SYSTEM, 
MODEL 8092, para efetuar medidas relacionadas ao diagrama de radiação da antena 
Yagi-Uda por meio de equipamentos que monitoravam os sinais que a antena 
propagava. 
Para captar o sinal enviado pela antena Yagi-Uda, utilizou-se uma interface de aquisição 
de dados do modelo 9507-3, onde o sinal recebido proveniente da antena foi convertido 
em um sinal digital que foi posteriormente tratado pelo software LVDAM-ANT® para a 
visualização dos gráficos. 
Os testes presentes neste trabalho foram realizados na unidade Tietê da Unopar. 
Introdução 
Na norma IEEE Definições Padronizadas de Termos para antenas - (IEEE Std 145-
1983), uma antena é definida como “um dispositivo para a radiação ou a recepção de 
ondas de rádio”. Ou seja, antenas representam a estrutura de ligação entre o espaço livre 
e o guia de onda ou cabo coaxial, onde os dispositivos de guiamento são utilizados para 
realizar o transporte da energia eletromagnética da fonte de transmissão à antena ou da 
antena ao receptor (Balanis, Teoria de Antenas 3ª Edição). 
Em 1926, Dr. Shintaro Uda e Dr. Hidetsugu Yagi, da Universidade Imperial de Tohoku 
desenvolveram a antena denominada Yagi-Uda. 
Esta antena consiste de um dipolo alimentador e vários elementos parasitas em curto 
colocados segundo a direção de máxima radiação desejada (Durand, 2004). 
 
Acoplamento Mútuo entre Dipolos de Meia Onda 
 
Em (Moreira 2013), o autor demonstra que o acoplamento mútuo entre duas antenas 
pode ser demonstrado por meio do circuito equivalente que representa a relação entre a 
tensão e a corrente como: 
 
Considerando-se que as antenas são idênticas, ou seja 
 
 
Figura 1-Circuito equivalente (Moreira 2013). 
Sendo que para fontes de correntes com mesma amplitude e fase: 
 
Obtém-se: 
 
Conforme a medida de d aumenta, |Z12| diminui e Zin ≈ Z11 aproxima-se para o valor da 
impedância de entrada do dipolo sozinho. 
A Figura 2 representa a impedância mútua entre dois dipolos em comparação à distância 
em que estão submetidos. 
 
Figura 2- Impedância mútua Z12 = R12 + jX12 entre dois dipolos em função da distância 
d entre eles (Moreira 2013). 
 
Materiais e métodos 
Realizou-se um teste na Unopar com a antena que foi objeto de estudo neste trabalho. A 
Figura 3 mostra uma foto desta antena. 
Esta antena é muito empregada nas frequências de UHF e VHF (kraus, 1993). 
 
 
 
Figura 3-Antena Yagi-Uda confeccionada por alunos do curso de Engenharia Elétrica 
da Unopar. 
Foi utilizado um kit didático comercializado pela empresa FESTO DIDACTIC® para 
realizar as medidas do diagrama de radiação da antena. 
O Lab-Volt Antenna Training and Measuring System (ATMS) possui um intervalo de 
operação nas frequências de 1 GHz a 10 GHz. 
O ATMS é composto por um gerador de RF, e um sistema de recepção com um 
posicionador de antena rotativa, ligado a uma interface de aquisição de dados. Um 
software também integra este sistema. 
 
 
 
Figura 4-Gerador de RF. 
 
O sistema é projetado para operar de forma segura, e o software do sistema fornece 
ferramentas para controlar a rotação da antena e a aquisição de dados, bem como para 
exibir as características das antenas medidas nos planos horizontal e vertical. Neste 
software também é possível exibir o diagrama de radiação no formato tridimensional 
(3D), bem como estimar o ganho da antena medida. 
 
 
 
Figura 5-Sistema de recepção com um posicionador de antena rotativa. 
Na Figura 5 podemos observar o dispositivo onde fixou-se a antena receptora durante os 
testes. 
 
 
Figura 6-Interface de aquisição de dados. 
A antena fabricada pelos alunos foi conectada ao Gerador de RF indicado na Figura 4 
para captação dos sinais, e estes sinais monitorados pelo software LVDAM-ANT®. 
 
Resultados e Discussão 
 
As Figuras 7, 8 e 9 nos indicam os resultados obtidos durante as simulações no software 
LVDAM-ANT®. 
 
 
Figura 7- Diagrama da antena representado em um gráfico na forma polar. 
 
 
 
 
Figura 8-Diagrama da antena representado em um gráfico em três dimensões. 
 
 
 
 
 
 
Figura 9-Gráfico relacionado à antena plotado em coordenadas cartesianas. 
Na Figura 9 podemos observar o gráfico linear de um diagrama de potência e seus 
lóbulos e larguras de feixe associadas. Nesta figura o lóbulo de radiação que contém a 
direção máxima de radiação é denominado lóbulo principal (θ=0). O lóbulo secundário 
é qualquer outro lóbulo de radiação que não seja o principal. 
No Apêndice A, é mostrado todo o procedimento realizado no software YAGI 
CALCULATOR ®, utilizado para o dimensionamento da antena Yagi-Uda fabricada 
pelos alunos. 
 
Conclusões 
 
Observou-se que o tema abordado neste trabalho envolve várias áreas do conhecimento, 
a área de microondas esta presente na transmissão do sinal elétrico do Gerador de RF 
presente na Figura 4, para a antena Yagi-Uda, enquanto que a disciplina de Antenas do 
curso de Engenharia Elétrica foi representada pelo processo de fabricação da antena. A 
disciplina de Propagação foi objeto de estudo durante o processo de emissão do sinal 
eletromagnético desempenhado pela antena Yagi-Uda, para a antena receptora. 
Para realizar a montagem experimental, foi necessário possuir habilidade para realizar a 
manipulação dos equipamentos utilizados na realização dos testes com a antena. 
Os resultados obtidos em laboratório juntamente com as simulações, apresentaram 
valores em conformidade com os valores teóricos esperados. 
 
Referências 
 
BALANIS, C. A. Antenna theory analysis and design. 
New York: John Wiley & Sons, 1997. 
 
DURAND, F. R. Projeto de um conjunto de antenas retransmissoras para sistemas 
mocrocelulares, 2004. 
 
KRAUS, J. Antennas. New York: Mc Graw-Hill, 1993. 
 
MOREIRA F. J. S. Práticas de Antenas, GAPTEM, 2013. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apêndice A