Antenas para satélites meteorológicos
DCA, QFH, Turnstile e Lindenblad
Por PY4ZBZ em 02-03-2016 rev. 07-06-2018
Estou mostrando nesse artigo as características de 4 antenas fixas onidirecionais com polarização circular para recepção dos sinais de satélites como NOAA e METEOR.
Como esses satélites tem sinais fortes, podemos recebê-los com antenas fixas, desde que tenham uma cobertura hemisférica, ou seja, de 360 graus em azimute e 180 graus em elevação.
Mostrarei a seguir os resultados de simulações feitas com o MMANA.
A figura seguinte mostra os diagramas de irradiação em 3D em espaço livre:
A figura seguinte mostra como ficam os diagramas no plano vertical com as antenas a 7 metros de altura do solo:
A figura seguinte mostra uma comparação dos diagramas de irradiação no plano vertical das 4 antenas a uma altura de 7 metros do solo:
Nas figuras acima, podemos ver que a Lindenblad tem o problema do nulo no zênite, tendo ganho muito baixo num cone vertical de 40 graus. A Lindenblad portanto não tem uma boa cobertura hemisférica..
O melhor ganho no zênite é da QFH, mas essa tem o mais baixo ganho em baixas elevações.
A Turnstile e a DCA tem diagramas parecidos, com ganho ligeiramente menor no zênite que a QFH, o que não é problema, pois nessa direção o sinal do satélite é muito forte por estar mais próximo. E tem ganho maior em baixas elevações, que é importante, pois nelas o satélite está muito longe e com sinal mais fraco.
Mas o que os diagramas acima não mostram, é a qualidade da polarização circular, que é muito ruim na Turnstile em baixa elevações, como mostrado nas figuras seguintes, onde são vistos os diagramas de campo Total (V e H combinados) e diagramas dos campos separados para polarização Vertical e Horizontal. Lembramos que a polarização circular (RHCP ou LHCP) é obtida pela combinação adequada (90 graus de defasamento) de duas ondas com polarização linear V e H situadas em planos ortogonais.
Na figura acima podemos ver que a Turnstile só tem polarização circular na região próxima ao zênite (onde os campos V e H tem intensidades parecidas) e apenas polarização linear horizontal em baixas elevações. Portanto, não tem cobertura hemisférica com polarização circular.
Nas duas figuras acima podemos ver que a Lindenblad tem boa polarização circular em todas a direções, menos no zênite ou próximo dele, por causa do nulo, onde a antena não irradia nada.
Nas duas figuras acima, podemos ver que a QFH tem boa cobertura hemisférica com polarização circular, apenas tem ganho um pouco baixo em baixas elevações. (obs.: os cálculos foram feitos com uma QFH com W/H=0,44. Testes com W/H menores não tem melhor resultado)
Pelas duas figuras acima podemos ver que a DCA tem boa cobertura hemisférica, com polarização circular, e melhor distribuição do ganho entre zênite e baixa elevação.
Links:
Como conectar corretamente os loops da QFH
The Basics of Quadrifilar Helix Antennas
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