Antena Direcional para 2 Metros (VHF)

A literatura técnica frequentemente descreve transmissores de variadas potências para a faixa de 144 MHz, que, dependendo das condições específicas de propagação, possibilitam comunicações eficazes. No entanto, há sempre aqueles que buscam melhorar ainda mais os resultados obtidos com esses dispositivos, apesar dos esforços dos autores em maximizar seu desempenho.

Nessas condições, a intervenção no circuito é frequentemente menos proveitosa e pode acarretar complicações indesejáveis. Um exemplo disso é a substituição de transistores para aumentar a potência, que geralmente exige mudanças radicais em todo o circuito.

Entretanto, há uma maneira de aumentar consideravelmente o rendimento, ou melhor, a potência efetiva do transmissor, sem qualquer modificação de seu circuito: o emprego de uma antena direcional de alto ganho.

Ganho da Antena

Para exemplificar, o uso de uma antena direcional de 5 elementos, como a descrita neste artigo, pode proporcionar um ganho de 7 a 8 dB. Isso equivale a um aumento de potência de 5 a 6,3 vezes. Portanto, uma antena dessas, quando associada a um transmissor de 1 watt, resulta em uma potência equivalente à de um transmissor de 5 a 6 watts. Suponha que existam dois transmissores: um de 1 watt com uma antena direcional de 5 elementos e outro de 6 watts com uma antena comum. Se um radioamador recebesse sinais de ambos, ele não notaria diferença na potência, pois o s-meter de seu receptor indicaria a mesma intensidade de sinal para os dois.

Este efeito é recíproco; além de aumentar a potência de transmissão, ele também reforça o sinal na recepção, como ocorre com antenas direcionais de TV. Um ganho de 7 a 8 dB na recepção equivale a um aumento de tensão de 2 a 2,5 vezes. Portanto, ao receber um sinal de 3 mV com a antena mencionada, o sinal será introduzido no primeiro estágio do receptor com uma amplitude de 6 a 7 milivolts, como se a antena tivesse amplificado o sinal recebido de 2 a 2,5 vezes.

O único inconveniente dessas antenas, por assim dizer, é a sua diretividade, isto é, a necessidade de orientar a antena na direção desejada para receber ou transmitir sinais.

Embora a diretividade possa ser vista como uma desvantagem, ela permite a redução do QRM, evitando interferências com outros transmissores que operam em direções distintas. Assim, para comunicar-se em diferentes direções, é necessário rotacionar a antena para a posição desejada cada vez, o que, por conveniência, exige o uso de um motor acoplado a um sistema de transmissão redutor. Devido ao fato de a antena ser bastante leve e compacta, um pequeno motor de limpador de para-brisa pode ser perfeitamente adequado para tal função.

Construção Prática

Primeiramente, providencie uma peça de madeira ou plástico (como acrílico) com dimensões aproximadas de 2 x 5 x 180 cm, que servirá para a gôndola.

Figura 1 — Dimensões (em cm) da antena para a frequência de 144 MHz. Os elementos componentes da antena serão feitos com tubos ou vergalhões de alumínio ou cobre, de 5 a 7 mm de diâmetro.

Conforme as distâncias mostradas na Figura 1, realize furos de aproximadamente 6 mm de diâmetro, que sejam compatíveis com os elementos da antena. Os elementos devem ser inseridos nos orifícios correspondentes, assegurando que fiquem firmemente ajustados. Para prevenir que se soltem ou mudem de posição ao longo do tempo, é necessário fazer um furo na gôndola para cada elemento e fixá-los com parafusos autoatarrachantes (Figura 2).

Figura 2 — Com o emprego de um parafuso autoatarrachante, evitaremos que os elementos deslizem transversalmente à gôndola.

O diâmetro dos diversos elementos que constituirão a antena poderá ter de 5 a 7 mm. O material pode ser alumínio ou cobre, indiferentemente. Os comprimentos dos elementos serão os seguintes:

• diretor 1: 85 cm
• diretor 2: 90 cm
• diretor 3: 92 cm
• dipolo ativo: 96 cm
• refletor: 100 cm.

Os elementos deverão ser fixados à gôndola exatamente no meio de seu comprimento, conforme ilustrado na Figura 1. Após a operação de fixação dos elementos, restará apenas a confecção do adaptador de impedâncias.

Como vemos na Figura 3, o dispositivo adaptador consiste em um pedaço de cabo coaxial de 52 ou 75 ohms, de 67 cm de comprimento, dobrado em laço. Por uma das pontas (não importa qual), ligaremos o cabo coaxial procedente do transmissor ou do receptor. Nas três extremidades dos cabos (uma é do cabo de descida e as outras duas são do pedaço dobrado em laço), deveremos soldar a malha metálica, como indicado na mesma figura.

Figura 3 — Para equilibrar o acoplamento entre o cabo coaxial e o adaptador em "V", utilizaremos um pedaço de coaxial de 67 cm de comprimento, dobrado em forma de laço. As extremidades da malha metálica serão interligadas. O cabo coaxial procedente do transmissor será ligado a um dos extremos do adaptador em "V", como vemos acima.

Os dois extremos do pedaço de cabo coaxial dobrado em laço serão ainda ligados a um adaptador em delta, constituído de dois condutores de cobre nº 18 AWG abrindo-se em "V", que serão ligados ao dipolo ativo, de modo que as extremidades dos condutores mantenham entre si a distância aproximada de 22 cm (Figura 4).

Figura 4 — Ao dipolo ativo, ligaremos o adaptador de impedâncias em "V", formado pelos dois condutores de cobre de 1 mm de seção e 22 cm de comprimento. O vértice será ligado ao balum e os extremos, ao dipolo, com um afastamento entre eles de 22 cm, aproximadamente.

O comprimento dos condutores do adaptador em "V" deverá ser de 22 cm cada um. Portanto, uma vez fixados estes, obteremos um triângulo aproximadamente equilátero. Os extremos inferiores do adaptador serão fixados a uma plaqueta de plástico, utilizando parafusos e porcas que fixarão, também, os terminais do cabo coaxial e balum (Figura 4).

Figura 5 — Sistema de fixação do balum à gôndola de madeira da antena. Notem-se, também, as particularidades da placa de fixação do vértice do adaptador em "V".

Prova da antena

Concluída a antena, será preciso verificar se a adaptação de impedâncias é perfeita, mediante um medidor de ondas estacionárias. Aplicando o medidor à saída do transmissor, comutaremos, em primeiro lugar, o derivador correspondente para a posição "onda direta" e, em seguida, regularemos o potenciômetro para plena deflexão da agulha do instrumento. Depois, comutaremos o derivador para a posição "onda refletida", atuando sobre o comprimento da antena, ou do adaptador, até que a agulha do instrumento desça a zero.

Para eliminar as ondas estacionárias da antena, ou seja, para levar a zero a agulha do instrumento, bastará deslocar no dipolo ativo as duas extremidades do adaptador em "V". Na Figura 4 acha-se indicado o afastamento de 22 cm, porque era este, no protótipo, o valor ideal, correspondente ao mínimo de ondas estacionárias. Convém, pois, ter presente que essa distância ideal, em certos casos, pode ser de 20 a 24 cm.

Não havendo à mão um medidor de ondas estacionárias, também poderemos calibrar a antena, isto é, regular a mencionada distância, com auxilio do receptor, contanto que este possua essímetro. Neste caso, disporemos o transmissor a certa distância do receptor, modificando o afastamento entre as duas extremidades do adaptador em "V" até determinar a posição à qual o essímetro acuse a máxima intensidade.

Este ajuste não será tão preciso como o realizado com o medidor de ondas estacionárias, embora seus resultados sejam bastante satisfatórios.

Posição da antena: horizontal ou vertical?

Aconselhamos a instalação da antena em posição vertical. Nesta faixa de frequências existem diferenças de comportamento entre uma antena disposta horizontalmente e outra em posição vertical, diferenças que, como veremos, tornam preferível a posição vertical.

A primeira vantagem é que obteremos maior seletividade direcional.

Entendemos por "seletividade direcional" a possibilidade de transmitir ou receber com máxima intensidade em determinada direção (a perpendicular aos elementos da antena), e com mínima intensidade em todas as outras direções.

Obteremos, assim, uma economia de potência, pois esta se concentra em uma só direção, a útil, menos interferência por parte de outras emissoras e melhor captação em regiões de recepção difícil.

A antena disposta verticalmente, além de proporcionar maior seletividade direcional, oferece outras vantagens decorrentes da diferença existente no tocante ao ângulo de incidência entre a onda emitida e o solo.

Por outro lado, sabemos que os sinais de VHF se propagam em linha reta, isto é, comportam-se, na prática, como um raio luminoso. Pois bem, o sinal emitido por um antena vertical tem um ângulo de transmissão mais baixo que o de uma antena horizontal. Isso lhe permite, naturalmente, lançar o sinal a maiores distâncias. Com efeito, a onda eletromagnética de menor angulação acompanhará com maior extensão a curvatura terrestre, ao passo que a onda de maior angulação enviará os sinais diretamente para o céu.

Apesar de todas estas considerações, com a instalação da antena em posição horizontal, o ganho manter-se-á inalterado. Portanto, caso não haja absoluta necessidade de obter o máximo alcance da transmissão, poderemos optar pela instalação da antena em posição horizontal.

Nota: Em certas circunstâncias pode haver vantagem na polarização horizontal, mas a vertical é, de fato, a mais utilizada em VHF para comunicações com estações móveis ou através de repetidoras, pois elas usam exclusivamente antenas verticais.