A antena vertical colinear é uma das soluções mais elegantes que o radioamador tem à disposição quando precisa de cobertura omnidirecional com ganho real. Não é uma invenção recente, não exige cálculos esotéricos e feita com critério entrega desempenho próximo ao de modelos comerciais que custam dez vezes mais.

Operandor da estação PY2CER há mais de duas décadas, posso afirmar que poucas montagens dão tanta satisfação quanto uma colinear de cabo coaxial bem ajustada. Este guia reúne a teoria mínima necessária, os pontos onde a maioria dos projetos falha e exemplos numéricos para as faixas que o brasileiro mais usa: VHF, UHF, ADS-B, ISM 915 MHz e Wi-Fi.

O que é uma antena colinear e por que ela funciona

O termo colinear descreve um arranjo de dipolos de meia onda alinhados em uma única linha reta, todos vibrando em fase. Quando você consegue manter essa condição corrente em fase em vários trechos λ/2 empilhados, a radiação de cada elemento soma-se construtivamente no plano horizontal e cancela-se nos lóbulos altos. O resultado prático: a energia que sairia em direção ao zênite passa a ser comprimida em direção ao horizonte.

Essa compressão do diagrama de radiação é o que chamamos de ganho. Um dipolo de meia onda padrão entrega cerca de 2,15 dBi. Uma colinear de quatro elementos bem construída chega a 6 a 7 dBi. Com oito elementos, 9 a 10 dBi é uma faixa realista. Acima disso, os retornos diminuem, como veremos mais adiante.

A herança Marconi-Franklin

A genealogia da colinear começa com Charles Samuel Franklin, engenheiro da companhia Marconi, que patenteou o conceito ainda na década de 1920. Por isso o nome antena Marconi-Franklin aparece com tanta frequência em literatura técnica antiga. A formulação original previa uma antena horizontal simétrica, alimentada no centro, com seções de meia onda separadas por toques de fase pequenos trechos curto-circuitados que invertiam o sentido da corrente nos segmentos alternados.

O design vertical, usado hoje em VHF e UHF, é uma adaptação direta dessa ideia. A geometria muda, o princípio físico não: você precisa garantir que todos os segmentos radiantes carreguem corrente em fase. Como você obtém esse alinhamento de fase é o que define o tipo construtivo.

O princípio físico em detalhes

Distribuição de corrente em uma haste longa

Pegue um fio vertical com comprimento de várias meias-ondas e injete RF em uma extremidade. A corrente estacionária se distribui em barrigas e nós a cada λ/4. Em segmentos consecutivos de λ/2, a fase da corrente se inverte naturalmente é uma consequência direta da equação de onda.

Se você somar a radiação de todos esses trechos, o resultado é uma rosa de lóbulos espalhada em vários ângulos acima do horizonte. Pouco útil para quem quer falar com a próxima cidade.

O truque do segmento dobrado

A solução que Franklin descreveu é geometricamente elegante: pegue os segmentos em antifase e dobre-os em U, transformando-os em pequenos trechos de linha de transmissão de dois fios com λ/4 de comprimento físico. O comprimento elétrico não muda a corrente continua percorrendo a mesma distância, mas a radiação dessas seções se cancela porque os dois condutores adjacentes carregam corrente em sentido oposto, com espaçamento muito pequeno em termos de comprimento de onda.

O que resta irradiando são apenas os segmentos retos, todos em fase, e empilhados em uma única direção. Esses stubs em λ/4 têm outra função preciosa: como apresentam impedância muito alta nas extremidades abertas, cada dipolo se comporta como se estivesse eletricamente isolado dos demais, sem interferir na ressonância do vizinho.

Por que mais elementos não dobram o ganho

Existe uma tentação inicial de pensar que dobrar o número de elementos dobra o ganho. Não é assim. Dois efeitos limitam o retorno:

O primeiro é a excitação em série. A energia entra por baixo e percorre toda a estrutura. Cada dipolo absorve uma fração e irradia. Quando chega ao último elemento, sobra muito menos potência do que havia no primeiro então ele contribui menos para o ganho total do que sua geometria sugere.

O segundo efeito é a sobreposição das áreas de abertura. Antenas adjacentes “enxergam” o mesmo volume de espaço acima e abaixo. Conforme você empilha mais elementos, a área de abertura efetiva cresce mais devagar do que o número de dipolos. Em termos práticos: passar de 4 para 8 elementos costuma entregar cerca de 2,5 a 3 dB de ganho adicional, não 3 dB cheios; de 8 para 16, mais 1,5 a 2 dB, e por aí vai. A largura de banda também encolhe na mesma medida.

As variantes construtivas mais usadas

Franklin clássica em fio

A versão mais didática usa fio rígido para os segmentos radiantes e stubs em U paralelos. É excelente para HF e VHF baixo, onde as dimensões físicas ainda permitem manipulação de fio sem se preocupar com tolerâncias apertadas. O ajuste é mecânico: você espelha os stubs até o SWR mínimo cair na frequência desejada.

Antena Amos

Derivada da Franklin, a Amos simplifica os stubs em U por seções dobradas em zigue-zague. O ganho é semelhante, a montagem fica mais compacta, e ela tolera melhor variações construtivas. Aparece bastante em projetos didáticos para a faixa de 2 metros.

Colinear coaxial (CoCo)

Esta é a estrela do show para frequências de UHF para cima. Patenteada em 1962, a CoCo substitui fio e stubs por pedaços de cabo coaxial invertidos a cada junção: o condutor central de um segmento solda-se à malha do próximo, e vice-versa. Essa inversão eletrônica reproduz a defasagem que os stubs físicos faziam na Franklin clássica.

Para 915 MHz, 1090 MHz, 1,2 GHz e Wi-Fi a CoCo é praticamente imbatível em relação custo/ganho. Você precisa de um pedaço de cabo, um conector e ferramentas básicas. Quando o usuário pergunta como montar uma boa antena para LoRa Meshtastic ou para receptores ADS-B, é dessa família que estamos falando.

A CoCo passo a passo

A geometria construtiva da CoCo gira em torno de quatro medidas críticas, que costumamos batizar com letras para facilitar o desenho: E, W, B e F. Cada uma tem uma função física distinta.

E comprimento de cada segmento radiante

Os segmentos E são os pedaços de cabo coaxial que carregam a corrente em fase. Cada um deve medir meio comprimento de onda dentro do cabo ou seja, meio comprimento de onda no espaço livre multiplicado pelo fator de velocidade (vf) do cabo escolhido. Por padrão, todos os E têm o mesmo comprimento. Diferenças de poucos milímetros, em UHF, já tiram a antena de sintonia.

W chicote final

O último elemento, o W, é diferente. Para fechar o arranjo eletricamente, ele tem um quarto de onda no cabo e fica com o condutor central exposto você retira a capa externa e a malha, deixando apenas o dielétrico e o vivo. Essa configuração compensa a capacitância terminal da estrutura e impede que a impedância dispare na ponta.

B luva do balun de quarto de onda

A luva B é um tubo de cobre que envolve a parte final do alimentador. O diâmetro do tubo deve ser pelo menos três vezes o diâmetro do coaxial. Uma das extremidades é soldada (ou conectada mecanicamente, em projetos sem solda) à malha do cabo; a outra fica em aberto. O comprimento da luva é um quarto de onda calculado no ar, sem o vf, porque o meio entre o tubo e o cabo é praticamente ar.

A função desse balun é casamento e supressão de correntes parasitas. Sem ele, o alimentador vira parte da antena, e o diagrama de radiação se distorce algo que aparece imediatamente em qualquer levantamento de SWR versus frequência e na variação do retorno quando você toca no cabo.

F anéis de ferrite

Mesmo com o balun, sobra alguma corrente de modo comum trafegando pelo exterior da malha. Para suprimir essa fuga, montamos três anéis de ferrite de alta frequência no alimentador principal, posicionados a uma distância F aproximadamente meio comprimento de onda no ar a partir do primeiro elemento radiante.

Os anéis introduzem perda por absorção, então qualquer material de alta permeabilidade na faixa de interesse funciona. Em frequências de 30 MHz a 250 MHz, o material 31 da Fair-Rite rende mais; entre 100 MHz e 500 MHz, o material 43 (encontrável nos anéis Amidon FT50-43, FT82-43 ou FT114-43) é o padrão de fato. Acima de 500 MHz, o material 61 começa a fazer mais sentido.

O fator de velocidade: o detalhe que faz a antena cair

Se eu tivesse que apontar a causa mais frequente de antena CoCo fora de sintonia, seria sem hesitar o fator de velocidade incorreto. Cabo barato tem dielétrico de qualidade variável, e o vf real diverge do que o fabricante publica.

Alguns números que ajudam a calibrar a expectativa:

• RG-58/U com polietileno sólido: vf nominal 0,66 (geralmente confirma na medida)
• RG-6 com dielétrico em espuma: vf entre 0,78 e 0,83 dependendo da marca
• RG-8X em espuma: vf típico 0,82
• LMR-400 / KMR-400: vf nominal 0,85, raramente desvia
• RG-142 com PTFE: vf nominal 0,70

A regra prática: se você está cortando para uma faixa onde 1 mm vale alguma coisa, meça o vf do seu lote antes de cortar os 8 ou 12 segmentos. Existem três métodos viáveis sem laboratório:

O método mais simples usa um analisador de antena (NanoVNA é o mais comum e custa menos de R$ 250). Você corta um pedaço propositalmente longo, mede a frequência de ressonância em curto-aberto, e extrai o vf real pela diferença com o valor de espaço livre.

O segundo método usa a TDR reflectometria no domínio do tempo embutida em alguns analisadores. Você vê o eco de uma extremidade aberta e calcula o vf pelo tempo de ida e volta. Mais preciso, exige equipamento melhor.

O terceiro, para quem não tem nada disso, é cortar tudo um pouco mais longo (digamos 5%), montar a antena e ir cortando os segmentos progressivamente até o SWR chegar ao mínimo na frequência alvo. Trabalhoso, mas funciona.

Cabo, conectores e parte mecânica

A escolha do cabo é mais que estética. Para 2,4 GHz e acima, perda no cabo se torna crítica usar RG-58 em uma antena para Wi-Fi simplesmente destrói o ganho ganhado com a colinear. RG-6 quad-shield ou RG-142 são compromissos razoáveis na maioria dos projetos amadores.

Para UHF baixo (400-500 MHz), o RG-58 ainda funciona aceitavelmente em estruturas curtas, e tem a vantagem de ser barato e fácil de manipular.

A solda das junções é o ponto mais delicado da construção. Você precisa deixar 1 a 2 mm de condutor central exposto em cada lado da inversão, ferro de soldar potente o suficiente para aquecer rápido sem deformar o dielétrico, e fluxo de boa qualidade. Junções com excesso de estanho ou com bolhas pioram o SWR e ainda criam pontos frágeis sob vibração.

Para acabamento, o procedimento clássico é enfiar toda a estrutura dentro de um tubo de PVC ou PE-AD de diâmetro adequado, com tampas seladas. PVC comum apresenta perdas baixíssimas em VHF e UHF até cerca de 2 GHz; acima disso, melhor migrar para polietileno ou fibra de vidro radio-transparente.

Exemplo numérico: colinear para a faixa de 2 metros

Vamos dimensionar uma CoCo para 146 MHz (centro da faixa amadora de 2 metros no Brasil), usando RG-58/U com vf 0,66:

Comprimento de onda no ar: λ = 300.000 ÷ 146 = 2.054 mm.

• E (segmento radiante) = (λ/2) × 0,66 = 678 mm
• W (chicote final) = (λ/4) × 0,66 = 339 mm
• B (luva do balun) = λ/4 (no ar) = 513 mm
• F (anéis de ferrite) = λ/2 (no ar) = 1.027 mm

Com 8 elementos radiantes, a antena completa fica em torno de 5,8 metros de altura física, sem contar o balun. Ganho esperado: 9 a 10 dBi. Largura de banda útil (SWR < 1,5): cerca de ±1 MHz, o suficiente para cobrir a faixa de FM.

Exemplo numérico: ADS-B em 1.090 MHz

Para receber ADS-B, a CoCo é praticamente padrão entre os hobbistas. Usando RG-6 espuma com vf 0,82:

Comprimento de onda no ar: λ = 300.000 ÷ 1.090 = 275,2 mm.

• E = (275,2 / 2) × 0,82 = 113 mm
• W = (275,2 / 4) × 0,82 = 56,4 mm
• B = 275,2 / 4 = 68,8 mm
• F = 275,2 / 2 = 137,6 mm

Com 12 elementos, ganho prático na ordem de 10 a 11 dBi, altura total da antena em torno de 1,4 metros. Cabe em um cano de PVC de 25 mm de diâmetro com folga.

Aplicações no ecossistema ISM e LoRa

A faixa de 915 MHz (ISM Região 2, usada em LoRaWAN, Meshtastic e telemetria) é outro território onde a CoCo brilha. As dimensões ficam compactas (segmentos na faixa de 135 mm com cabo de vf 0,82), o ganho de 8 a 10 dBi transforma alcance de poucos quilômetros em 15-25 km em condições favoráveis, e o investimento em material é abaixo de R$ 80.

Para quem está montando rede Meshtastic e quer planejar o sistema completo — não apenas a antena —, há uma análise técnica detalhada em Como aumentar o alcance no LoRa Meshtastic sem comprometer a estabilidade: antenas, altura, posicionamento e parâmetros de rádio, que cobre o efeito combinado de altura de instalação, spreading factor, bandwidth e tipo de antena. Os ganhos de antena entregam apenas parte da equação: instalar uma colinear de 10 dBi a 3 metros do solo, sobre uma laje plana, pode resultar em pior cobertura do que um simples dipolo a 15 metros com linha de vista clara.

Erros comuns na construção

O comprimento inconsistente entre segmentos aparece como SWR razoável em uma frequência diferente da projetada sintoma de que o vf real difere do estimado, ou de que os cortes não estão uniformes. Use paquímetro digital, não régua de plástico. A tolerância prática em 1 GHz é da ordem de 0,3 mm por segmento.

Solda com excesso de estanho nas junções introduz capacitância parasita e desloca a frequência de ressonância para baixo. Sintoma: você cortou para 1.090 MHz e a antena ressoa em 1.070 MHz. Solução: refazer as junções com menos solda e ferro mais quente.

Balun mal soldado ou ausente se manifesta de forma clássica: quando você toca no cabo a 1 metro do conector, o SWR muda visivelmente. A corrente de modo comum está usando o alimentador como contrapeso. Reinstale o balun de luva ou adicione mais anéis de ferrite até a sensibilidade desaparecer.

Tubo de PVC molhado ou poroso degrada o desempenho em frequências altas, especialmente após instalação em ambiente externo. Sele bem as tampas e considere PVC de uso elétrico, não hidráulico o aditivo retardante de chama do PVC elétrico tem perdas dielétricas menores.

Quando a colinear não é a melhor escolha

A colinear é uma antena de um plano vertical com diagrama omnidirecional no horizontal. Se o seu objetivo é cobrir uma estação a 800 km de distância com um link ponto-a-ponto, uma Yagi ou um prato parabólico vai entregar muito mais ganho na direção certa, ao custo de perder cobertura nos demais azimutes.

Para operação móvel ou em ambientes onde o repetidor está em alto-relevo distante, antenas verticais simples de 5/8 de onda ou J-pole muitas vezes funcionam tão bem quanto colineares de 6-8 elementos, com custo muito menor e tolerância maior a erros construtivos. A colinear precisa de instalação vertical perfeita — qualquer inclinação aprecia o lóbulo principal em direções erradas.

E em HF (3-30 MHz), a colinear vertical perde para uma boa dipolo elevada na maioria dos cenários. As dimensões ficam impraticáveis, e a antena passa a interagir fortemente com o solo e estruturas próximas.

Comparação prática entre tipos de colinear

Para auxiliar na escolha, segue um resumo das características que costumam ser decisivas no campo:

• Franklin clássica em fio — melhor opção em VHF baixo (50-150 MHz), exige espaço lateral para os stubs, ganho típico 5-7 dBi com 4 segmentos, largura de banda 2-4%.
• Amos — variante didática, indicada para quem está aprendendo, tolerância construtiva mais alta, ganho equivalente à Franklin equivalente.
• CoCo (coaxial) — campeã absoluta em UHF e SHF, ganho 7-11 dBi com 6-12 segmentos, largura de banda 1-2%, custo de material abaixo de R$ 100 na maioria das faixas.
• CoCo com elementos estendidos — variante para Wi-Fi onde os segmentos têm fator de extensão de 0,7-0,8 λ ao invés de 0,5 λ, ganho um pouco maior por elemento, mas casamento mais sensível.

Como medir e ajustar a antena montada

Depois de soldar tudo, antes de colocar no tubo final, vale rodar uma varredura de SWR entre ±5% da frequência de projeto. Um NanoVNA mostra a curva completa em segundos. O que você procura:

• Frequência de ressonância dentro de 2% do alvo (acima disso, há erro de corte ou vf)
• SWR mínimo menor que 1,5:1 na ressonância
• Curva simétrica em torno da ressonância — assimetria forte indica problema de balun

Se a ressonância caiu acima da frequência alvo, os segmentos estão curtos: você só consegue resolver descartando e refazendo. Se caiu abaixo, segmentos longos: você pode tentar encurtar 0,5 mm por elemento e medir de novo. Geralmente são poucos passos até o ajuste.

A última verificação é com a antena no ar. Levante a estrutura para a altura definitiva (mínimo 3 metros acima de qualquer estrutura condutora próxima), refaça a varredura, e confirme que a ressonância não migrou mais de 1%. Migração maior indica acoplamento com a torre ou cabo de descida — corrija com mais anéis de ferrite ou afaste o cabo da torre com isoladores.

Perguntas frequentes

Posso usar qualquer cabo coaxial para fazer uma CoCo?

Você precisa de cabo com dielétrico interno sólido e homogêneo. Cabos com dielétrico em espuma de qualidade variável (RG-6 muito barato, por exemplo) têm vf que muda ao longo do mesmo carretel — algo intolerável quando você corta 12 pedaços que precisam ser idênticos. RG-58, RG-213, RG-142 e LMR-400 são as escolhas mais confiáveis.

A colinear precisa de plano de terra?

Não, e essa é uma das suas vantagens. A inversão de fase a cada junção faz com que a antena seja eletricamente fechada ela não precisa de contrapeso ou radial como uma vertical de 1/4 de onda precisa. O balun de luva no alimentador completa o isolamento.

Quantos segmentos é o ideal?

Para a maioria das aplicações VHF/UHF, 6 a 10 segmentos representam o ponto ideal entre ganho e dificuldade de construção. Acima de 12 segmentos, a largura de banda fica tão estreita que pequenas variações de temperatura ou umidade já tiram a antena de sintonia. Para faixas amadoras que precisam de 2-3% de banda, fique em 8 ou 10 segmentos.

Posso usar a mesma antena para transmitir e receber?

Sim, a CoCo é totalmente recíproca, como qualquer antena passiva. Verifique apenas se o cabo coaxial usado suporta a potência de transmissão. RG-58 trabalha confortavelmente até 50 W em VHF; para 100 W ou mais, use RG-213 ou LMR-400. O dielétrico interno funde se você exceder o limite, e a antena destrói.

Quanto custa montar uma CoCo de 8 elementos para 144 MHz?

Considerando 3 metros de RG-58 (R$ 25), 1 metro de tubo de cobre de 12 mm para o balun (R$ 18), 3 anéis FT50-43 (R$ 30), 1 conector PL-259 (R$ 8) e 1,5 metro de tubo de PVC com tampas (R$ 22), o orçamento total fica em torno de R$ 103 em fevereiro de 2026, sem ferramentas. Uma antena comercial equivalente custa entre R$ 400 e R$ 800.

A altura de instalação importa muito?

Importa decisivamente. Uma colinear de 10 dBi a 4 metros do solo entrega cobertura comparável a um dipolo a 12 metros. A linha de vista óptica define o alcance prático em VHF/UHF e cada 3 dB de ganho compensa apenas a perda de 1 octava de distância em propagação no espaço livre. Em condições reais (com obstáculos), o ganho de antena ajuda menos do que altura.

Posso usar conectores N ao invés de PL-259?

Em frequências acima de 300 MHz, sim e na verdade você deveria. O conector PL-259/SO-239 não é especificado para impedância controlada acima dessa faixa, e sua perda começa a ser mensurável em 500 MHz. Para Wi-Fi, ADS-B e GPS, use conectores N, SMA ou TNC. Para HF e VHF baixo, o PL-259 ainda é aceitável e tem a vantagem de robustez mecânica superior.

Como sei se preciso compensar a capacitância terminal?

Se a frequência de ressonância da antena montada estiver consistentemente 2-4% abaixo do projetado, e você já confirmou o vf do cabo, a capacitância terminal está atuando. A solução padrão é encurtar o chicote final W em 5-10%, ou adicionar um pequeno indutor de compensação na extremidade. Em frequências abaixo de 500 MHz, esse efeito é geralmente desprezível.

Existe diferença entre colocar os anéis de ferrite acima ou abaixo do balun?

Sim, e a posição correta é antes do balun quando você olha do ponto de vista do transceptor — ou seja, no cabo principal, a λ/2 do primeiro elemento radiante, conforme a medida F. Colocar os anéis muito perto do balun reduz a eficácia; muito longe (mais de λ), eles atuam fora da região onde a corrente de modo comum tem amplitude significativa. A janela ideal está entre 0,4 λ e 0,6 λ.

A colinear funciona bem com rádios SDR de baixa potência?

Excepcionalmente bem. Para recepção em RTL-SDR, Airspy ou HackRF, o ganho da colinear compensa a sensibilidade limitada desses receptores em situações onde o sinal está perto do piso de ruído. Para ADS-B com dongle RTL-SDR comum, trocar uma antena chicote de fábrica por uma CoCo de 8-12 elementos pode aumentar o número de aeronaves rastreadas em 3 a 5 vezes.

Onde encontro projetos validados de antenas colineares para faixas brasileiras?

O portal Antena Ativa mantém uma seção dedicada a projetos abertos com dimensões já testadas e validadas para as faixas mais usadas pelos radioamadores brasileiros incluindo VHF 2m, UHF 70cm, banda do cidadão 27 MHz com adaptações e as frequências ISM de 433, 915 e 2.450 MHz. Os projetos vêm com fotos do processo de construção, medições de SWR em NanoVNA e relatos de uso em campo.

Próximo passo prático: se você está começando a montar sua primeira CoCo, comece por 146 MHz com 6 elementos em RG-58. As dimensões são generosas o suficiente para tolerar pequenos erros de corte, o material é barato, e o ajuste fino é fácil de visualizar em qualquer analisador. Depois que essa funcionar, parta para projetos em frequências mais altas onde o aprendizado realmente compensa.

Carlos Rincon — PY2CER