Guia básico de antenas para áudio sem fio

Germano Lins, para MUSICAUDIO

Hoje em dia é muito raro encontrarmos aplicações ao vivo que não utilize sistema sem fio. Devido a isso é necessário saber como funcionam e o que cada sistema nos oferece, sobretudo no que diz respeito as antenas. Existem muitos tipo de antena, e serão elas que irão determinar a eficiência do sistema.

Tipos de antenas multidirecionais

Sao as que encontramos com mais frequência. Podemos diferenciar dois tipos.

Antenas de ¼ de comprimento de onda monopolo

Somente devem ser usadas quando podemos matá-las diretamente no receptor ou distribuidor, já que não permitem seu posicionamento remoto. Para poder realizar uma recepção adequada requerem um plana de terra (ground plane), que se recomenda que seja uma superfície reflexiva com aproximadamente o mesmo tamanho da antena ao menos em uma dimensão.

Sao as antenas que encontramos na maioria dos microfones sem fio. Como o seu nome indica, medem ¼ de comprimento de onda que é captada.

Antenas de 1/2 de comprimento de onda dipolo

Este tipo de antena não necessita de plano de terra, já que podem ser montado de maneira remota. Possuem 3 dbi a mais de ganho frente as antenas de 1/4, apesar que na prática isso pouca vezes acontece.

Caso não precisemos colocar de forma remota as antenas, não temos porque usá-las.

Devemos sempre lembrar que estas antenas possuem um padrão polar omnidirecional. Então não há sentido algum apontar sua ponta para a fonte transmissora. Vemos muito isso por aí.

Nossa antena omni neste caso seria a z. Não precisamos orientar o extremo do z (nossa antena) para a fonte transmissora, já que seu padrão polar nao atua dessa forma como podemos ver na imagem.

Se queremos ter uma boa recepção com nossas antenas omni, basta fazer o seguinte:

• Orientá-las para a fonte transmissora respeitando o seu padrão polar.
• Colocá-las a uma altura suficiente que evite obstáculos que possam prejudicar a recepção.
• Separar as antenas 1/4 de comprimento de onda da nossa onda a ser captada (aproximadamente) para ter uma boa recepção diversity.
• Se estivermos trabalhando com vários receptores —cada um com antena própria— e queremos separá-los para que nao interatuem entre eles, sempre será mais eficiente separá-los verticalmente que horizontalmente.
• Quando utilizarmos mais de 4 sistemas sem fio é recomendado usar um antenna splitter.

Tipos de antenas unidirecionais

Para determinadas aplicações onde precisamos cobrir grandes distâncias, devemos sacrificar a cobertura que as antenas omnidirecionais nos entregam em troca de um maior ganho.

 

Log periodic antenna

É um dos tipos de antena mais avançados de hoje em dia. Seu nome não nos diz muito, mas depois de ver a figura talvez sua ideia a respeito dela mude:

Essas antenas possuem sensibilidade proporcional que vai diminuindo conforme vamos nos aproximando da antena. São bem resguardadas quando a interferências externas que nao estão na sua faixa de captação. Ainda assim, devemos considerar que estas antenas dentro de sua faixa de captação amplificam por igual o sinal RF que captam, então se temos uma interferência dentro da nossa faixa a captar também será amplificada. Nesse caso, pode ser interessante um RF filter.

Exemplo: temos uma antena deste tipo que capta a faixa de 470 MHz a 690 MHz. Se temos um microfone em 500 e uma interferência em 550, ambos serão amplificados.

Recomendações

• Caso utilizemos um amplificador de antena, sempre devemos colocá-lo na própria antena (como o mostrado na imagem anterior). Se colocarmos no receptor esteremos amplificando também todo o ruído que se pode induzir ao longo do cabo, além de amplificar um sinal mais fraco devido as perdas produzidas pelo comprimento do cabo.
• Para a que a técnica diversity seja realmente efetiva, devemos separar nossas antenas pelo menos por 1/4 da duração de onda a ser captada.
• Não devemos afastar muito as antenas, já que elas podem ser afetadas por interferências externas diferentes. Poderá acontecer do nosso receptor selecionar a antena B, que tem mais nível RF (devido às interferências que sofre em sua posição) porém menos áudio; ou seja: a técnica diversity não é cumprida de forma efetiva.
• Nunca devemos posicionar as antenas receptoras muito próximas do nosso transmisor, já que isso pode acarretar em RF overload.
• Devemos sempre colocá-las no alto, livres de obstáculos.
• Devemos ter pelo menos 20 MHz de espaço entre a faixa de antenas receptoras e transmissoras.
• Nunca devemos colocar as antenas transmissoras e receptoras muito próximas umas das outras.
• Devemos usar sempre cabo de 50 ohmns, se for possível RG-8x.
• Quando decidirmos introduzir um amplificador de RF na cadeia, devemos ser coerentes. Se estivermos perdendo 8 dbs devido a usar um cabo de 20 metros quando devíamos usar um de 10, será mais lógico trocar o cabo. Devemos sempre saber quais são as perdas que o cabo produz.

Antena helicoidal

Este tipo de antena está ganhando popularidade graças ao seu uso em sistemas in-ear (como antena transmissora).

Combinam alto ganho com ampla faixa de frequência. De fato, possuem 12 dbi de ganho com respeito aos 7 da log periodic. Em troca, a cobertura em bem mais estreita uns 60 graus com respeito aos 120 que log periodic nos oferecem.

Seu uso em in ears se deve ao fato de que essas antenas nao discriminam a polarização. A sua transmissão circular, funciona muito bem com antenas orientadas tanto horizontal como verticalmente. E isso é muito importante, já que 95% dos in ear possuem antenas de 1/4 de comprimento de onda, de polarização fixa, e isso faz com que qualquer movimento do receptor gere drop outs. Com as antenas helicoidales, com sua radiação de 360 º, evitamos isso.

Além de tudo isso, é muito importante ter ferramentas que nos permitam saber como está saturado o espectro onde queremos colocar nossas frequências, já que mesmo com nossas antenas bem posicionadas, qualquer interferência com maior potência vai arruinar o nosso trabalho. Mas isso fica para outro artigo.

Por último, ainda que essas antenas sejam as mais utilizadas, hoje em dia existe um sem número de antenas com características diferentes. Só pra citar um exemplo, este modelo nos isola de interferências externas criando uma espécie de "curva F" no cenário: