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.
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