Curso Básico de Antenas

Aula 1 • Propagação de Ondas no Espaço Livre

Aborda a propagação de ondas planas, a velocidade de fase e as relações entre comprimento de onda e frequência. Conecta a teoria EM às condições práticas de funcionamento de antenas.

Aula 2 • Polarização e Impedância de Onda

Examina a polarização linear, circular e elíptica e a impedância intrínseca dos meios. Prepara os alunos para a correspondência de polarização no projeto de antenas.

Aula 3 • Equações de Maxwell e Teoria de Ondas

Apresenta as quatro equações de Maxwell e o seu significado físico. Estabelece a base matemática para toda a análise de antenas nos capítulos seguintes.

Aula 1 • Fundamentos do Diagrama de Radiação

Explica diagramas de radiação 3D e 2D, lóbulo principal, lóbulos secundários e nulos. Fornece o vocabulário necessário para comparar projetos de antenas ao longo do curso.

Aula 2 • Diretividade, Ganho e Eficiência

Distingue diretividade de ganho e relaciona ambos à eficiência de radiação. Os alunos calculam o ganho a partir dos dados do diagrama e a eficiência a partir da resistência de perda.

Aula 3 • Temperatura de Ruído e Sensibilidade

Define a temperatura de ruído da antena e o seu impacto na sensibilidade do recetor. Faz a ponte entre as métricas da antena e os requisitos de desempenho ao nível do sistema.

Aula 4 • Abertura Efetiva e Balanço de Ligação

Apresenta a abertura efetiva, a equação de transmissão de Friis e o balanço de ligação do sistema. Os alunos calculam a potência recebida para um par antena transmissora-recetora.

Aula 1 • Antenas Monopolo e Planos de Massa

Aplica a teoria das imagens para deduzir o comportamento do monopolo a partir dos resultados do dipolo. Os alunos projetam monopolos de quarto de onda com planos de massa finitos e infinitos.

Aula 2 • Antenas de Loop

Aborda a teoria de antenas de loop pequeno e grande, dualidade com dipolos e carregamento de ferrite. Os alunos comparam o desempenho do loop e do dipolo para uso em baixa frequência.

Aula 3 • Dipolo Curto e Dipolo de Hertz

Deduz os campos e a resistência de radiação do dipolo infinitesimal e curto. Estabelece o bloco de construção elementar para toda a análise de antenas de fio.

Aula 4 • Agrupamentos de Antenas de Elementos de Fio

Apresenta agrupamentos de dois elementos e o conceito de fator de agrupamento usando elementos de antena de fio. Prepara os alunos para a teoria completa de agrupamentos que se segue.

Aula 1 • Matemática do Fator de Agrupamento Linear

Deduz o fator de agrupamento linear geral de N elementos com espaçamento uniforme e não uniforme. Os alunos calculam diagramas para amplitudes e fases de excitação arbitrárias.

Aula 2 • Orientação do Feixe e Desfasadores

Aborda a orientação eletrónica do feixe através de desfasadores e unidades de atraso de tempo. Os alunos calculam ângulos de orientação e níveis de lóbulos de quantização para agrupamentos faseados.

Aula 3 • Agrupamentos Planares e Orientação do Feixe 2D

Estende a teoria de agrupamentos lineares a agrupamentos planares retangulares e circulares. Os alunos calculam diagramas 2D e vetores de orientação para agrupamentos faseados planares.

Aula 4 • Acoplamento Mútuo em Agrupamentos

Quantifica os efeitos do acoplamento mútuo na impedância dos elementos e na distorção do diagrama. Os alunos aplicam diagramas de elemento ativo e matrizes de impedância para corrigir projetos.

Aula 1 • Antenas Corneta Piramidais e Cónicas

Analisa a geometria e o desempenho das cornetas de plano E, plano H e piramidais. Os alunos projetam uma corneta piramidal para atingir um alvo de ganho especificado.

Aula 2 • Teoria de Abertura e Equivalência de Campos

Apresenta o princípio de equivalência de campos e a integração de abertura para o cálculo do campo distante. Fornece a estrutura analítica para todos os tipos de antenas de abertura.

Aula 3 • Antenas de Fenda e Princípio de Babinet

Aplica o princípio de Babinet para deduzir o comportamento da antena de fenda a partir do seu dipolo complementar. Os alunos projetam fendas ressonantes em guia de onda e estruturas de plano de massa.

Aula 4 • Aberturas Retangulares e Circulares

Deduz diagramas para aberturas retangulares e circulares uniformes e atenuadas. Os alunos calculam a largura de feixe do primeiro nulo e os níveis dos lóbulos secundários para cada caso.

Aula 1 • Antenas de Lente e Projetos Dielétricos

Apresenta antenas de lente dielétrica e zoneada como alternativas aos refletores. Os alunos comparam o desempenho da lente e do refletor para aplicações de ondas milimétricas.

Aula 2 • Geometria e Ótica do Refletor Parabólico

Deduz a base da ótica geométrica para a colimação do refletor parabólico. Os alunos aplicam a distância focal e a relação f/D às especificações de projeto do refletor.

Aula 3 • Sistemas de Alimentação para Refletores

Aborda as configurações de alimentação de foco primário, Cassegrain e Gregoriana e os seus compromissos. Os alunos selecionam o tipo de alimentação com base nos requisitos de ganho, spillover e bloqueio.

Aula 4 • Tolerância de Superfície e Degradação do Ganho

Aplica a fórmula de Ruze para prever a perda de ganho a partir do erro RMS da superfície. Os alunos especificam requisitos de tolerância de superfície para uma frequência e ganho alvo.

Aula 1 • Teoria da Antena Patch Microstrip

Apresenta os modelos de linha de transmissão e cavidade para análise de patch retangular. Os alunos deduzem a frequência de ressonância e a resistência de radiação a partir dos parâmetros do substrato.

Aula 2 • Agrupamentos de Antenas Impressas e Integração

Estende o projeto de patch único para agrupamentos impressos alimentados em corporação e em série. Os alunos projetam um agrupamento de patch de quatro elementos com ganho e nível de lóbulo secundário especificados.

Aula 3 • Polarização Circular em Antenas Patch

Explica métodos de alimentação única e dupla para gerar polarização circular. Os alunos projetam um patch com polarização circular e largura de banda de relação axial especificada.

Aula 4 • Técnicas de Alimentação de Patch

Compara alimentações por sonda coaxial, linha microstrip, acoplamento por abertura e acoplamento por proximidade. Os alunos selecionam o método de alimentação com base nas necessidades de largura de banda, fabrico e isolamento.

Aula 1 • Gamas de Teste de Antenas Compactas

Explica o projeto do refletor CATR, a qualidade da zona silenciosa e o tratamento de bordos. Os alunos avaliam a adequação do CATR para a medição de antenas eletricamente grandes.

Aula 2 • Medição de Impedância e Eficiência

Utiliza técnicas de analisador vetorial de redes e método de Wheeler cap para impedância e eficiência. Os alunos medem a perda de retorno, a impedância e a eficiência de radiação de uma antena de teste.

Aula 3 • Projeto e Configuração de Gama de Campo Distante

Aborda os critérios de distância de campo distante, a geometria da gama e a colocação de absorvedores. Os alunos projetam uma disposição de gama de campo distante para um dado tamanho de antena e frequência.

Aula 4 • Métodos de Medição de Ganho e Diagrama

Aborda os métodos de transferência de ganho, ganho absoluto e três antenas para medição precisa de ganho. Os alunos aplicam cada método e estimam a incerteza de medição.