Antena com conexão de Baixo Ruído

29 04 2017

John Doty

Não é realmente necessário um fio muito longo para captar um sinal moderado em praticamente qualquer receptor de Ondas Curtas, a não ser que ele seja de péssima qualidade.

A diferença entre um sistema de antena medíocre e um excelente não tem relação direta com a antena, e sim o jeito que você transfere o sinal captado pela antena ao seu receptor.

O segredo com um sistema de antena de recepção de Ondas Curtas é manter o seu receptor incapaz de captar os ruídos provenientes dos aparelhos eletrônicos que você e seus vizinhos possuem.

Se você instalar o cabo coaxial da forma que eu explicar aqui, minimizará a recepção de ruídos provenientes de sua casa ou de qualquer outro tipo de edifício próximo ao seu receptor. Se acoplar a antena ao cabo coaxial com um transformador como descreverei a seguir, sua antena não acumulará carga eletrostática, minimizando as chances do seu receptor ser danificado.

O Problema:

Qualquer parte de seu sistema de antena que não seja blindado é capaz de captar ruído. A antena, o cabo coaxial, o fio terra, etc. Até mesmo o sempre recomendado encanamento de água fria usado como aterramento pode captar ruído se parte dele estiver exposto acima do solo.

Sintomas desse problema incluem zumbidos, especialmente em freqüências mais baixas, ruídos como “clicks” quando os aparelhos elétricos são ligados ou desligados e também ruídos de motores. Algumas vezes o problema pode ser eliminado se usarmos o receptor com baterias.

A Solução:

A solução é manter a antena o mais longe possível das casas, linhas de energia elétrica e telefônicas, bem como usar um cabo blindado (coaxial) como linha de conexão entre a antena e o receptor.

Para que esse sistema funcione corretamente, duas coisas precisam ser evitadas: o ruído na blindagem deve ser mantido afastado da antena e se você deseja ouvir uma ampla faixa de freqüências o cabo deve ser conectado ao receptor de uma forma não ressonante.

Você pode manter o ruído longe da antena ao fazer com que eles sejam transferidos para um aterramento perto da casa, colocando a antena longe da casa e também enterrando o cabo coaxial que vem da antena à sua casa. A ressonância pode ser evitada se usarmos um transformador na conexão da antena ao cabo coaxial.

Construção:

Meu sistema de antena e cabo coaxial é construído com componentes de antenas de TV e outros tipos comuns de materiais. Esses itens são baratos e podem ser encontradas facilmente na maioria das lojas que vendem material elétrico.

O transformador é construído com um toróide retirado de um transformador de impedância de TV. Se você gosta de juntar bugigangas assim como eu, você provavelmente tem algum desses em sua casa. Caso contrário, pode encontrar um deles em aparelhos de ou vídeo cassete (ou até mesmo comprar um).

Abra o revestimento de plástico e corte com uma tesoura os fiozinhos que envolvem o toróide (ele vai parecer com uma rosquinha ou com um par de rosquinhas juntas). O enrolamento do transformador deve ser feito com fio fino. Eu uso fio #32. O enrolamento primário é feito com 30 voltas e o secundário com 10 voltas.

Para um toróide de apenas um orifício, conte cada passagem do fio dentro como uma volta. Para um toróide de dois orifícios, cada volta é contada como uma passagem do fio dentro do orifício da direita saindo pelo da esquerda.

Monte o transformador em uma caixinha de alumínio usando um conector “F” para o cabo coaxial e um para a antena. Solde um lado de cada enrolamento à caixinha de alumínio. Solde o outro lado do primário ao conector da antena e solde o outro lado do secundário ao pino central do conector coaxial.

Enfie uma haste de metal no solo que será a base da antena (bem longe da sua casa). Monte a caixa do transformador nessa vara e faça com que a caixinha tenha um bom contato com ela. Enfie outra haste no solo próximo ao local onde o cabo entrará na casa.

Monte um “painel de conexão”, ou seja, um pedaço de metal com dois conectores “F”, na haste próxima da casa. Uma forma fácil de você prender esses materiais à haste é usando braçadeiras de mangueiras.

Para fazer a ligação entre os dois lados, pegue um longo pedaço de cabo coaxial de 75 ohms com conectores “F” em cada lado (utilizo cabos pré-fabricados), conecte uma ponta na caixinha do transformador de impedância e a outra ao “painel de conexão”. Se sobrar cabo, enterre-o. Finalmente, conecte um segundo pedaço de cabo coaxial de 75 ohms ao outro conector do “painel de conexão” e leve-o até dentro de sua casa. Use fita isolante para proteger as conexões dos conectores externos.

Conecte uma ponta de sua antena ao terminal de antena da caixinha transformadora, erga o outro lado e o coloque em uma árvore ou outro tipo de suporte (não use a casa como suporte; lembre-se que você precisa manter a antena longe da casa). Minha antena tem 16 metros de fio isolado numero 18 numa configuração “L invertida” suspensa por duas árvores.

Se o seu receptor tiver uma conexão para cabos coaxiais você talvez precise de um adaptador para fazer essa conexão; em qualquer caso, o fio central do cabo coaxial deverá ser ligado à conexão de “antena” e a malha externa do coaxial à conexão “terra”.

Múltiplos aterramentos e acopladores de antena devem reduzir o perigo de descargas elétricas ou outro tipo de descarga eletromagnética, mas não confie na sorte. Desconecte o coaxial do receptor quando você não o estiver utilizando.

Como isso funciona, em mais detalhes:

Cabos coaxiais carregam ondas de dois modos: as “externas” ou “comuns”, em que as correntes fluem na malha isolante e a corrente de retorno pelo aterramento ou outros condutores próximos, e o “interno” ou “diferencial” em que a corrente flui no condutor interno e a de retorno na malha isolante externa.

Em teoria, campos eletromagnéticos externos apenas interferem no “modo comum”. Um receptor bem projetado é sensível somente ao “modo diferencial”, sendo que se o ruído local é confinado ao “modo comum”, o receptor não será afetado.

A “impedância característica” do modo diferencial é o valor que você encontrará no catálogo ou no cabo, 75 ohms para coaxiais de antenas. A impedância característica do “modo comum” depende da distância da linha do condutor ou condutores carregando a corrente de retorno. Varia de dezenas de ohms para um cabo sobre (ou sob) o solo a centenas de ohms para um cabo separado de outros condutores.

Uma antena de fio poder ser considerada como uma linha de transmissão de fio único. Um fio único somente tem um “modo comum”: para fio numero 18 a de 9 metros acima do solo, a impedância característica é cerca de 620 ohms. Para fios colocados apenas a alguns poucos metros acima do solo, a impedância característica depende muito pouco da altura.

Se a impedância de duas linhas conectadas diretamente for a mesma, as ondas podem se mover de uma para a outra sem se refletir. Em caso de diferença de impedância acontecerá um reflexo. A magnitude da onda refletida aumenta na medida em que a relação das impedâncias se afasta de 1 (100%). Uma grande reflexão, é claro, implicará numa pequena transmissão.

Os reflexos podem ser evitados por meio de acoplamento por transformadores cuja relação de voltas seja igual à raiz quadrada da relação de impedância.

A dificuldade principal de acoplamento de um fio de antena a um cabo coaxial é que a impedância característica da antena não tem uma boa combinação ao modo diferencial do cabo. Adicionalmente, a não ser que o cabo esteja muito próximo do solo, o modo comum dele será uma boa combinação para a antena. Dessa forma, existe uma tendência para o cabo atrair ruído do “modo comum” e repassa-lo à antena. A antena então repassará o ruído de volta ao modo diferencial do cabo.

Alguns tipos de sistemas de antenas fazem com que a diferença entre a impedância característica da antena e do cabo entre em ressonância. Se o reflexo na junção da antena e cabo está na fase correta ele será adicionado ao sinal presente na antena, aumentando sua eficiência.

Enquanto isso pode ser de certa forma um benefício, é indesejável para uma antena de captação de ondas curtas. A maioria dos receptores de ondas curtas sofrerá uma sobrecarga dos sinais presentes em uma antena ressonante, e a ressonância melhora o sinal apenas em uma pequena margem de freqüências em detrimento de outras. Geralmente é melhor ouvir com um sistema de antenas que é moderadamente eficiente numa larga faixa de freqüências.

Em meu sistema de antenas, aterrando a malha externa do cabo na haste de aterramento acaba fazendo um curto circuito do “modo comum”. A haste de aterramento na base da antena favorece a um caminho para o solo (enquanto ao mesmo tempo o transformador dirige a energia desse fluxo para o coaxial).

Enterrar o cabo acaba prevenindo qualquer tipo de captação de “modo comum” fora da casa e também atenua qualquer fluxo de “modo comum” que escapa ao curto circuito (o solo é um ótimo absorvente de energia de rádio freqüência a curtas distâncias).

Ondas de “modo comum” presentes na antena por sinais recebidos passam, com pouca reflexão, através do transformador em ondas de modo diferencial no coaxial.

Uma fonte potencial de ruído de linha de energia é o “modo comum” de rádio freqüência que passa da linha de corrente alternada (AC) ao receptor através do cabo de força. Essas correntes são normalmente direcionadas ao aterramento do chassi dentro do receptor. Dessa forma, elas fluem do receptor por meio do terminal de aterramento. Por um outro lado, com um cabo coaxial bem aterrado essas correntes fazem com que as correntes de “modo comum” no coaxial fluam para o aterramento sem causar problemas no receptor.

Desempenho:

Há alguns anos coloquei um fio de antena convencional sem um cabo coaxial de baixada. Fiquei desapontado que, embora o nível de sinal na antena telescópica do meu Sony ICF-2001D tenha aumentado, o nível de ruído aumentou na mesma proporção.

Então construí o esquema de antena explicado acima; em meu pequeno quintal, a base da antena estava apenas a 12 metros da casa. Apesar de tudo, a melhoria foi clara; o nível de ruído foi reduzido drasticamente. No ano passado me mudei para uma outra casa com um quintal maior; com a base da antena agora 28 metros longe da casa raramente capto qualquer tipo de ruído de minha residência.

A melhoria em comparação com a antena telescópica foi dramática. Algumas noites atrás, como teste, eu fiz um varredura da faixa de 60 metros com a antena telescópica e com o sistema de antena externo.

Com a telescópica pude ouvir somente uma emissora, com um sinal quase inaudível, além de algumas emissoras utilitárias e o sinal da WWV com bastante ruído.

Com o sistema de antena externa, pude ouvir cerca de dez emissoras domésticas da América Central e do Sul com variados níveis de sinal além do sinal da WWV como se estivesse transmitindo do lado de minha casa..

Também testei o sistema de antena com outros receptores desde antigos como da década de 30 até o Drake R8. Basicamente percebi resultados semelhantes em todos eles.

Artigo traduzido mediante autorização. A publicação em qualquer outro meio é expressamente proibida.

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