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Calculadora de largura de feixe e ganho de antena

Calcule a largura de feixe de 3 dB da antena a partir do ganho, eficiência de abertura e frequência para antenas de abertura

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Fórmula

θ_3dB ≈ 70λ/D (degrees), G = η_a × (πD/λ)²

θ_3dB — 3 dB half-power beamwidth (°)
λ — Wavelength (m)
D — Aperture diameter (m)
η_a — Aperture efficiency
G — Gain (dBi)

Como Funciona

A largura do feixe de 3 dB é um parâmetro crítico no design da antena que descreve a largura angular do lóbulo de radiação principal, onde a potência cai para a metade de seu valor máximo. Para uma antena refletora parabólica, esse parâmetro está fundamentalmente ligado ao diâmetro físico e ao comprimento de onda operacional da antena. A relação segue a resolução limitada por difração, que é derivada dos princípios da óptica de Fourier e da propagação de ondas. À medida que o diâmetro da antena aumenta em relação ao comprimento de onda, a largura do feixe se torna mais estreita, permitindo uma transmissão e recepção direcionais mais precisas. A representação matemática θ_3dB = 70*λ/D captura a relação inversa entre o tamanho da antena e a resolução angular, onde λ representa o comprimento de onda e D representa o diâmetro da abertura física da antena.

Exemplo Resolvido

Considere uma antena de banda X de comunicação via satélite com um diâmetro de 2,4 metros, operando a 10 GHz. Primeiro, calcule o comprimento de onda: λ = c/f = 3 × 10^8/(10 × 10^9) = 0,03 metros. Aplicando a fórmula θ_3dB = 70*λ/D: θ_3dB = 70* (0,03/2,4) = 0,875 graus. A antena terá um feixe muito estreito e preciso, adequado para comunicações via satélite focadas, com alta diretividade e mínima interferência no lóbulo lateral.

Dicas Práticas

  • ✓Sempre verifique se o comprimento de onda e o diâmetro estão em unidades correspondentes
  • ✓Considere a rugosidade da superfície e as tolerâncias de fabricação
  • ✓Use ferramentas eletromagnéticas computacionais para validar cálculos teóricos

Erros Comuns

  • ✗Esquecer de converter comprimento de onda e diâmetro em unidades consistentes
  • ✗Negligenciando a precisão da superfície, o que pode degradar o desempenho real do feixe
  • ✗Supondo que a fórmula funcione de forma idêntica para todos os tipos de antenas

Perguntas Frequentes

A fórmula é mais precisa para antenas refletoras parabólicas com boa precisão de superfície. Outras geometrias de antena podem exigir métodos de cálculo diferentes.
Frequências mais altas resultam em larguras de feixe mais estreitas para um determinado diâmetro de antena, melhorando a resolução direcional.
O ganho depende da eficiência da abertura, do diâmetro e do comprimento de onda. Diâmetros maiores e frequências mais altas geralmente aumentam o ganho.
A fórmula fornece um limite teórico. O desempenho real pode variar com base no design da alimentação, na precisão da superfície e nas tolerâncias de fabricação.
As matrizes em fases têm diferentes mecanismos de direção do feixe. Essa fórmula é mais aplicável às antenas refletoras parabólicas.

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