O Significado da Impedância da Antena
Para facilitar a aplicação na engenharia, as partes real e imaginária da impedância da antena são frequentemente observadas e ajustadas por meio do diagrama de Smith unificado. Além disso, a relação de onda estacionária (ROE) e a perda de retorno também são parâmetros importantes comumente usados para observar a impedância. Discutiremos esses indicadores em detalhes posteriormente, não os abordaremos hoje.
Voltando à impedância, sabemos que, para um sistema de RF, a transmissão do sinal de RF entre os vários módulos do sistema requer casamento de impedância. Uma vez desadaptado, isso pode causar uma grande reflexão do sinal de RF transmitido. Por um lado, isso desperdiça muita energia e, por outro, a energia refletida pode afetar o funcionamento normal do sistema de RF.
Para um sistema de RF, a antena pode ser vista como uma carga no sistema. Portanto, a impedância de entrada da antena é muito importante, porque se a impedância da antena não estiver casada com a impedância do cabo de alimentação de RF, a energia transmitida no cabo será refletida, impedindo que o máximo de energia possível seja transmitida no sistema de RF, causando os problemas de desperdício de energia mencionados anteriormente. Quanto mais grave for o descompasso de impedância da antena, mais energia será refletida. É por isso que o casamento de impedância da antena é necessário.
O cenário ideal é que a impedância de entrada da antena seja puramente resistiva e igual à impedância característica do cabo de alimentação. Nesse caso, não há reflexão de potência entre a antena e o cabo, e não há perda de energia na transmissão entre eles. Claro, essa situação ideal não existe, pois na engenharia, tanto a impedância da antena quanto a do cabo só podem se aproximar da impedância característica desejada, mas sempre haverá alguma diferença em relação à impedância ideal. Para manter a uniformidade e permitir que diferentes sistemas de RF e antenas funcionem de forma eficiente, os produtos eletrônicos de comunicação móvel geralmente definem a impedância característica do módulo de RF e da antena como 50Ω. É por isso que as antenas geralmente são projetadas para uma impedância de 50Ω.
Se a impedância própria da antena não for boa, é impossível realizar o casamento de impedância? A resposta é não. Quando a impedância própria da antena não for boa, podemos usar capacitores e indutores em série e paralelo para ajustar e melhorar a impedância da antena. Neste momento, consideramos o corpo da antena e os componentes de casamento (capacitores e indutores) como um todo. Quando a impedância desse conjunto for adequada (próxima de 50Ω), também estará casada em termos de impedância.
Fatores que afetam a impedância da antena
Então, quais fatores determinam a impedância de entrada de uma antena? Geralmente, existem três fatores que determinam a impedância de entrada de uma antena:
1. A forma estrutural e as dimensões da própria antena;
2. A frequência de operação da antena;
3. O ambiente ao redor da antena.
Qualquer alteração nesses três fatores fará com que a impedância de entrada da antena mude, ou seja, o desempenho da antena muda. O fator 1 indica que a forma da antena pode alterar sua impedância. O fator 2 refere-se à frequência de operação, pois a mesma antena terá impedâncias diferentes em diferentes frequências de trabalho.
Os dois fatores acima são basicamente conhecidos, mas é preciso prestar atenção ao fator 3: o ambiente ao redor da antena. Isso significa que a mesma antena, na mesma frequência de operação, terá impedâncias completamente diferentes se o ambiente ao seu redor for diferente. É por isso que muitas antenas internas que alegam ter bom desempenho, quando compradas e usadas em nossos produtos eletrônicos reais, frequentemente apresentam desempenho muito ruim ou até mesmo inutilizável. Isso ocorre porque o ambiente real ao redor da antena durante o uso é diferente do ambiente durante o seu desenvolvimento. Portanto, quando o ambiente ao redor da antena é complexo, é muito necessário projetar a antena especificamente de forma personalizada, especialmente no caso de antenas internas.
Voltando à impedância, sabemos que, para um sistema de RF, a transmissão do sinal de RF entre os vários módulos do sistema requer casamento de impedância. Uma vez desadaptado, isso pode causar uma grande reflexão do sinal de RF transmitido. Por um lado, isso desperdiça muita energia e, por outro, a energia refletida pode afetar o funcionamento normal do sistema de RF.
Para um sistema de RF, a antena pode ser vista como uma carga no sistema. Portanto, a impedância de entrada da antena é muito importante, porque se a impedância da antena não estiver casada com a impedância do cabo de alimentação de RF, a energia transmitida no cabo será refletida, impedindo que o máximo de energia possível seja transmitida no sistema de RF, causando os problemas de desperdício de energia mencionados anteriormente. Quanto mais grave for o descompasso de impedância da antena, mais energia será refletida. É por isso que o casamento de impedância da antena é necessário.
O cenário ideal é que a impedância de entrada da antena seja puramente resistiva e igual à impedância característica do cabo de alimentação. Nesse caso, não há reflexão de potência entre a antena e o cabo, e não há perda de energia na transmissão entre eles. Claro, essa situação ideal não existe, pois na engenharia, tanto a impedância da antena quanto a do cabo só podem se aproximar da impedância característica desejada, mas sempre haverá alguma diferença em relação à impedância ideal. Para manter a uniformidade e permitir que diferentes sistemas de RF e antenas funcionem de forma eficiente, os produtos eletrônicos de comunicação móvel geralmente definem a impedância característica do módulo de RF e da antena como 50Ω. É por isso que as antenas geralmente são projetadas para uma impedância de 50Ω.
Se a impedância própria da antena não for boa, é impossível realizar o casamento de impedância? A resposta é não. Quando a impedância própria da antena não for boa, podemos usar capacitores e indutores em série e paralelo para ajustar e melhorar a impedância da antena. Neste momento, consideramos o corpo da antena e os componentes de casamento (capacitores e indutores) como um todo. Quando a impedância desse conjunto for adequada (próxima de 50Ω), também estará casada em termos de impedância.
Fatores que afetam a impedância da antena
Então, quais fatores determinam a impedância de entrada de uma antena? Geralmente, existem três fatores que determinam a impedância de entrada de uma antena:
1. A forma estrutural e as dimensões da própria antena;
2. A frequência de operação da antena;
3. O ambiente ao redor da antena.
Qualquer alteração nesses três fatores fará com que a impedância de entrada da antena mude, ou seja, o desempenho da antena muda. O fator 1 indica que a forma da antena pode alterar sua impedância. O fator 2 refere-se à frequência de operação, pois a mesma antena terá impedâncias diferentes em diferentes frequências de trabalho.
Os dois fatores acima são basicamente conhecidos, mas é preciso prestar atenção ao fator 3: o ambiente ao redor da antena. Isso significa que a mesma antena, na mesma frequência de operação, terá impedâncias completamente diferentes se o ambiente ao seu redor for diferente. É por isso que muitas antenas internas que alegam ter bom desempenho, quando compradas e usadas em nossos produtos eletrônicos reais, frequentemente apresentam desempenho muito ruim ou até mesmo inutilizável. Isso ocorre porque o ambiente real ao redor da antena durante o uso é diferente do ambiente durante o seu desenvolvimento. Portanto, quando o ambiente ao redor da antena é complexo, é muito necessário projetar a antena especificamente de forma personalizada, especialmente no caso de antenas internas.