M A I S   U M   M I T O ?

Por Luiz Amaral, PY1LL/PY4LC

Introdução 

Quando se está operando uma antena horizontal, normalmente de freqüência mais baixa em HF, é comum, por problemas locais, instalá-la em altura relativamente pequena (em relação ao comprimento de onda), ou seja, próximo à terra local.

A influência desta no comportamento da antena é bastante importante já que determina, entre outras coisas, a distribuição de campo eletromagnético no espaço e as eventuais perdas na própria terra. A presença de terra de baixa qualidade diminui a energia irradiada ‘para cima’ da antena.

Muitos radioamadores costumam defender a colocação de um refletor (fio com aproximadamente 5% mais longo que o irradiante) sob a antena para melhorar essa radiação para cima, aumentando a eficiência da mesma. O presente artigo pretende discutir essa questão de forma mais analítica.

Refletores 

Seja uma antena yagi horizontal com apenas um elemento iradiante e um refletor. O aumento da diretividade devido a este último é conseguido através da interação dos campos eletromagnéticos dos dois elementos, tanto para frente como para trás da antena. O campo na região traseira da antena é diminuído e na região dianteira aumentado em sua intensidade.

O processo com que isso ocorre é exclusivamente efetuado por interação entre campos com relação de fase diferentes, isto é, na parte traseira, os campos se subtraem, tendendo a se anular, e na dianteira, eles se somam, tendendo a se reforçar (veja Figura 1). É preciso notar, no entanto, que a diminuição na parte traseira NÃO se dá por algum tipo de dissipação, mas somente por interação dos campos com fases que tendem a se cancelar. Isto significa que, não havendo nenhuma dissipação, a energia se conserva e aquela que deixa de ir para a parte de trás, irá para outra parte do espaço, no caso, para a parte dianteira da antena. A diretividade de uma antena é conseguida através do remanejamento da energia irradiada, isto é, a maior potência numa direção é conseguida em detrimento da potência em outra direção.

  As Perdas 

No caso de uma antena horizontal de fio a baixa altura sobre uma terra de má qualidade, ocorrem perdas de diversas naturezas.

O campo de uma antena é constituído por uma parte irradiante e uma parte local. A primeira tem intensidade relativamente pequena, mas esta cai com a distância de forma lenta de modo a ir (matematicamente) ao infinito, ou seja, se constitui numa energia irradiada. A segunda parte é formada por campos de muito maior intensidade, mas que caem de forma muito rápida, de modo a praticamente não serem mais detetáveis a distâncias de alguns comprimentos de onda. É um campo reativo, ou seja, a antena entrega energia ao espaço que a devolve de volta à antena.

No caso de uma terra dissipativa bem próxima da antena, AMBAS as partes a envolvem e, portanto ambas contribuem para as perdas. O campo irradiado ‘para baixo’ gera correntes na terra que dissipa energia por efeito Joule. Mas o campo reativo mergulhado na terra também o faz, isto é, o espaço (terra) recebe energia da antena, mas não a devolve integralmente devido também a correntes geradas na terra. Toda essa energia é perdida irremediavelmente.

O Refletor Artificial 

A princípio parece que, usando-se um fio refletor entre a terra e o elemento irradiante (a antena seria uma yagi de dois elementos, porém com seu plano na posição vertical), essas perdas poderiam ser diminuídas. Acontece que, nesse caso, o aumento da energia irradiada ‘para a frente’ (aqui, para cima) não ocorre da mesma forma que na yagi antes descrita porque a energia ‘para trás’ (aqui, para baixo) não é diminuída por efeito de fase, mas por dissipaçãoe assim ela não pode ser usada para reforçar a radiação para cima, como ocorre na yagi antes descrita.

Esta era uma desconfiança muito séria que eu tinha em relação a este processo de se melhorar a antena horizontal, mas mesmo assim resolvi testá-lo na prática.

A Experiência 

Um dos problemas que mascara completamente os resultados de experiências envolvendo intensidades de sinal em HF é a propagação. Suas variações lentas e as mais rápidas (QSB) fazem com que medidas feitas não somente em dias ou horas diferentes, mas após minutos e muitas vezes até segundos diferentes, tenham seus resultados sem a necessária confiabilidade que levem a conclusões realmente válidas. É necessário, então, que as comutações efetuadas sejam feitas rapidamente, a não ser que a diferença de sinal entre as diversas situações seja extremanete grande, o que não é aqui o caso.

Para se verificar a modificação eventualmente introduzida por um tal refletor artificial é necessário que se ponha e retire o refletor de forma rápida e instantânea. Sair do shack, ir até a antena, retirar ou colocar o refletor tomaria um tempo incompatível com a necessária rapidez de tal comutação.

Resolvi usar um processo de controle remoto para a experiência.

A antena era uma ½ onda para 160m, ou seja, onda completa para 80m, alimentada pela ponta em alta impedância (antena Zepp). Em 160m, um refletor sob a antena teria máxima corrente no centro, mas, em 80m, no centro a corrente teria justamente um nulo. Dessa forma, abrir uma chave no centro do refletor em 160m, o ‘retiraria’ do circuito, pois impediria a passagem da corrente (ficariam apenas dois fios independentes e de 1/4 de onda, um péssimo refletor), mas em 80m tal chave não teria nenhuma ação.

Resolvi pôr a tal chave a mais ou menos 1/3 do comprimento total do refletor (5% maior que o elemento irradiante)  onde em ambas as faixas a corrente seria suficientemente alta para garantir o ‘desligamento’ do refletor ao se abrir a chave. Assim, o refletor foi dividido em duas partes por meio de um isolador de PVC e a chave simplesmente punha o mesmo em curto-circuito.

Para evitar a presença de fios extras na região da antena (necessários se, por exemplo, a tal chave fosse um relé), o controle foi feito mecânicamente, através de uma corda de nylon. A chave nada mais era que uma pequena tábua (12cm x 6cm) pendurada no isolador (a 1/3 do comprimento do refletor) e que ficava na vertical por seu próprio peso e a corda de nylon a levava à posição horizontal ao ser puxada. Sobre a tábua foi posta uma ampola de vidro com mercúrio, das antigamente usadas em bóias de automático de bombas d’água. Na posição horizontal a ampola fechava o circuito e na vertical o abria.

Com este método foi possível se ‘pôr’ e ‘retirar’ o refletor várias vezes e de forma muito rápida, impedindo interferências da propagação no sinal.

Resultados e Conclusão 

Um dos efeitos mais sensíveis da colocação de um refletor próximo a um elemento irradiante de uma antena, é a alteração (muitas vezes drástica) da impedância deste.

Mesmo sem estar em QSO, nas duas faixas observei a eventual alteração de impedância pela leitura da ROE. NADA foi notado, nem mesmo uma mínima alteração em nenhuma das duas faixas de operação. Após, em QSO com colegas de pequenas distâncias de meu QTH (colegas de SP e RJ com meu QTH em MG), NENHUMA alteração de sinal foi notada ao se ligar/desligar o refletor.

Este resultado está de acordo com o meu raciocínio explicado anteriormente e também com informações dadas no ARRL ANTENNA BOOK, na seção sobre a terra, onde é dito que a presença de uma grade (não apenas um fio!) sob a antena, bem maior que esta e sobre a terra, pode ser usada para se simular bastante bem a ‘antena sobre uma terra ideal’ apenas no que diz respeito à impedância de entrada, mas NÃO em relação ao diagrama vertical de campo (ou seja, a irradiação para cima).

Concluo, assim, que a colocação de tal refletor artificial sob a antena produz resultados não mensuráveis e, portanto, se constitui, na verdade, em mais um mito entre tantos que existem propalados nos meios radioamadorísticos.