Biblioteca do
E.P.O.C.A
Exército Pacifista de Opressão Capitalista Armado
Documento Nº 12: DESCLASSIFICADO
1.Uma Especialização da TFD
Nasce na primeira metade do século passado a TFD, concebia por militares estado-unidenses. A ideia é construir uma antena utilizável em uma enorme gama de bandas e aprova de idiotas, não exigindo o uso de acopladores, pois naquela época esses dispositivos eram totalmente manuais e exigiam uma dose de perícia no uso.
O funcionamento é muito simples, não requer prática, tampouco experiência: O resistor na TFD (não indutivo) serve para dissipar sob a forma de calor a parte da RF não irradiada pela antena, impedindo seu retorno da maior parte para o transmissor, nada tão trivial. Como é de se esperar, a quantidade de RF dissipada vai variar muito, dependendo do valor do resistor, frequência, altura da antena, objetos próximos etc. Assim a TFD pode ser usada em uma ampla faixa de bandas, hora desperdiçando mais RF ou desperdiçando menos. O uso do resistor faz dela uma antena de “Onda Transeunte” em vez de uma antena de “Onda Estacionária” como são as antenas dipolos de meia onda convencionais.
Vejamos os cálculos. Pode parecer estranho, mas até hoje não existe um consenso sobre eles. Assim como motor de Fusca, parece que cada macanudo faz algo diferente. Os próprios militares americanos usaram uma infinidade de varições dos cálculos. Partimos dos utilizados pelo camarada K7MEM (https://k7mem.com/Ant_TFD.html). Nesta página consta a matemática mais tradicionalmente aceita para modelar a TFD. Solicitamos então uma para a banda mais baixa 40 m (7 MHz cravados). Feito isso, foi transportada via munheca no rato mesmo, ipsis litteris, para o simulador AN-SOF (https://antennasimulator.com/) versão 9.5 rodando no modo 0800:
Base: 14,28m
Altura: 0,43m
Resistor: 450 Ohms, não indutivo.
Executando os cálculos e estando a antena no modo “Espaço Livre” temos os seguintes resultados nas bandas de maior interesse:
Mesmo levando em consideração a leve direcionalidade da TFD no sentido do resistor, a performance da antena é no geral pobre, pois a administração da SWR é feita “na marra” através do resistor. Para uso militar em situações em que se exige grande velocidade de ajustes e operação o uso da TFD pode fazer algum sentido, mas no uso para o radioamadorismo a TFD é difícil de justificar. Qual a utilidade de obtermos uma boa SWR em 15 MHz ou 23 MHz por exemplo? E para que essa pressa toda? Não faz mais sentido focalizar na operação multibanda de espaços realmente usados pelos radioamadores, mesmo necessitando de um acoplador desbalanceado?
2.A PDT
Como estamos interessados apenas nas bandas de 40m, 20m, 15m, 10m e 6m do radioamadorismo, podemos fechar a porta para todas as outras bandas, com isso ganhamos espaço para manobras. A primeira observação é que a TFD modelada pelas contas usualmente aceitas é curta demais em sua dimensão base para operar em 40m com alguma eficiência. Então, é preciso aumentar essa dimensão, deixando a altura do retângulo inalterada. Porém esse aumento não pode criar obstáculos excessivos às demais bandas, pois é exatamente o que acontece se simplesmente deixarmos a antena com 20 m (a meia onda de 40 m aproximadamente) de comprimento em sua base: podemos acertar 40 m, mas as outras se tornam praticamente impossíveis de gerenciar. A solução é deixar a antena com apenas 18 m de comprimento na base do retângulo e usar um indutor de 14 uH no lugar do resistor. Este componente apresentará uma série de comportamentos complexos de acordo com a banda: em 40m ele se comportará como um “alongador” do loop formado e quanto mais partimos para as bandas superiores (elevamos a frequência), a RF o verá como um obstáculo, uma espécie de shunt indutivo o que nos ajudará a não aloprar demais a SWR as bandas mais altas com a acomodação dos 40m.
Outra modificação necessária para obtermos mais performance foi a redução de trafo de impedâncias (Balun) de 9:1 para 4:1. Sim, esses dispositivos quando milimetricamente construídos são bastante eficientes, porém quanto maior a relação de conversão, maior o risco de algo sair errado gerando mais perda de RF. A redução desse trafo permite também a adoção de outro truque: a utilização do cabo coaxial de 75 Ohms, simultaneamente como guia de onda e transformador de impedâncias.
Arrumando a casa dessa forma eis os resultados da simulação:
Observe que agora todas as bandas de interesse possuem ganho. Também as relações frente / costas não são significativas, indicando que as dipolos enfiada na PDT não sofreram severas distorções. É verdade que em 40m o ganho é inferior a do dipolo de meia onda convencional, um preço a pagar pela possibilidade de operação de 20 m, 15 m, 10 m, e 6 m com ganhos significativamente mais altos do que suas respetivas dipolos de meia onda. A coluna de VSWR não é com base em 50 ohms e sim com base em 200 ohms que é a impedância do “lado da antena” do trafo. Para “prever” a VSWR que o transceptor verá é preciso mais alguns cálculos um tanto complexos porque entra em cena a conversão do trafo, perdas do cabo coaxial bem como a conversão de impedâncias dentro dele.
Vejamos em 7 MHz:
Usando um cabo RG 6 (sim o mesmo usando nas mini parabólicas) em 7 MHz esperamos encontrar uma VSWR de 2,51, portanto dentro do alcance dos acopladores internos dos transceptores.
Realizando os cálculos para as outras bandas de interesse temos:
7 MHz: 2,51
14 MHz: 2,55
21 MHz: 2,42
28 MHz: 2,96
3.O Problema da “Ancoragem das Impedâncias”
Como os senhores oficiais do glorioso EPOCA devem ter notado, a PDT é o equilíbrio de vários pratos. Infelizmente as condições reais de uso são diferentes das encontradas nos laboratórios. Isso significa que, caso a PDT seja instalada a uma altura menor que 10m por exemplo, pode ser necessário o uso sutil de força bruta: a introdução de um resistor não indutivo de até no máximo 100 Ohms em paralelo com o indutor de 14 uH. Esse resistor recuperará parte da ancoragem de estacionária que a TFD possuí ao custo do quase zeramento do ganho dBi (nem ganho nem perda) em 40m o que é aceitável. Nas bandas superiores, não há interferência significativa no ganho dBi. Nessa configuração a PDT torna-se parcialmente de onda transeunte e parcialmente de onda estacionária. Mesmo nestas condições é bem superior a TFD nas bandas em questão.
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