Aprenda a construir sua própria antena half-wave: O que você precisa saber

Você já gastou uma fortuna em equipamentos de rádio, mas ainda sente que a recepção está abaixo do ideal? Muitos entusiastas da radiofrequência enfrentam essa frustração. Uma antena ineficiente pode limitar seu alcance e qualidade de sinal em mais de 50%, não importa o quão bom seja seu rádio.

A boa notícia é que você pode resolver isso com as próprias mãos. Ao aprender a construir sua própria antena half-wave, você ganha controle total sobre a performance. Isso significa que você terá transmissões mais claras e captará sinais que antes eram impossíveis, melhorando radicalmente sua experiência pessoal no rádio.

Neste guia prático, você vai aprender o passo a passo para montar sua antena half-wave do zero, desde a escolha dos materiais até o ajuste fino. Descubra como economizar dinheiro e garantir um desempenho superior para todas as suas operações de radioamadorismo.

Fundamentos teóricos: entendendo a antena half-wave alimentada na extremidade (EFHW)

As antenas end-fed half-wave (EFHW) são populares no rádio amadorismo por várias razões práticas. Elas são fáceis de implantar, têm um custo baixo de construção, são eficazes e, crucialmente, podem operar em múltiplas bandas. Para entender como uma EFHW funciona, você precisa primeiro compreender o princípio de uma antena dipolo.

O Contraste entre Dipolos e EFHW

Um sistema de antena dipolo é um sistema completo, onde você tem o transmissor, a linha de transmissão (geralmente um cabo coaxial) e o elemento radiante. O dipolo é um sistema balanceado, com metade do comprimento de onda indo para um lado e a outra metade para o outro, sendo cada lado um quarto de onda.

Distribuição de Tensão e Corrente no Dipolo

Quando você analisa um dipolo alimentado no centro, você observa padrões de distribuição de tensão e corrente opostos. A tensão atinge seu ponto mais alto nas extremidades da antena e é mais baixa no meio. O gráfico de tensão se assemelha a uma onda com picos nas pontas.

Por outro lado, a corrente se comporta de maneira inversa. A corrente é zero nas extremidades da antena, o que é lógico, pois não há para onde a corrente ir fisicamente. O ponto mais alto de corrente está exatamente no meio da antena, onde ela é alimentada.

Impedância e Ponto de Alimentação

A impedância (Z) é calculada pela razão entre Tensão (V) e Corrente (I), ou seja, Z = V/I. Essa relação explica a variação da impedância ao longo do comprimento da antena:

• No centro (ponto de alimentação típico do dipolo): A tensão (V) é muito baixa e a corrente (I) é muito alta. Consequentemente, a impedância (Z) é relativamente baixa, girando em torno de 70 Ohms, na ordem de 50 Ohms. É por isso que os dipolos são tipicamente alimentados no centro.

1. Nas extremidades (ponto de alimentação da EFHW): A tensão (V) é muito alta e a corrente (I) é zero. Portanto, você tem um número muito alto dividido por um número muito baixo (zero), o que resulta em uma impedância (Z) extremamente elevada, na ordem de kiloohms.

Se você mover o ponto de alimentação do centro para as extremidades, a antena continua sendo um sistema completo, mas a impedância muda drasticamente, tornando-se muito alta na extremidade, o que exige um acoplamento específico.

A Vantagem Multibanda da EFHW

Uma das características mais atraentes da EFHW é sua capacidade inerente de ser uma antena multibanda. Se você projeta a antena para ser ressonante em uma frequência fundamental, ela automaticamente será ressonante em múltiplos ímpares e pares dessa frequência, devido aos seus harmônicos.

Harmônicos e Bandas de Rádio Amador

Imagine que você está projetando uma EFHW com foco inicial na frequência de 3.55 MHz (Banda de 80 metros). A antena será ressonante nos múltiplos dessa frequência:

| Fator | Frequência Calculada | Banda de RadioAmador | | :—: | :—: | :—: | | 1x | 3.55 MHz | 80 metros | | 2x | 7.1 MHz | 40 metros | | 3x | 10.65 MHz | 30 metros | | 4x | 14.2 MHz | 20 metros | | 5x | 17.75 MHz | 17 metros (aproximado) | | 6x | 21.3 MHz | 15 metros | | 7x | 24.85 MHz | 12 metros | | 8x | 28.4 MHz | 10 metros |

Com apenas uma EFHW cortada para a banda de 80 metros, você obtém ressonância em 80m, 40m, 30m, 20m, 17m, 15m, 12m e 10m. Se você cortar o fio para uma frequência fundamental diferente, como 7.1 MHz (40 metros), você ainda obterá múltiplos harmônicos (14.2 MHz, 21.3 MHz, 28.4 MHz), resultando em uma antena de quatro bandas.

Simulação e Padrões de Radiação

Você pode simular o comportamento dessas antenas usando ferramentas como o CocoNEC para visualizar as diferenças entre um dipolo e uma EFHW.

Comparação de Impedância em Simulação

Ao simular um dipolo ressonante na faixa de 40 metros (cerca de 66 pés de comprimento total), alimentado no meio, o gráfico Smith mostra uma impedância de aproximadamente 72 Ohms, o que confirma a previsão teórica. O SWR mínimo ocorre em torno de 7.2 MHz, conforme o esperado.

Ao simular a EFHW, também com cerca de 66 pés para a banda de 40 metros, você confirma que a impedância é de fato muito, muito alta, na ordem de kiloohms. Devido a essa alta impedância na extremidade, os valores de SWR podem ser “sem sentido” sem o transformador de impedância (o Balun).

Mudança nos Padrões de Radiação

Um ponto importante é que, embora a alta impedância se mantenha em todas as bandas harmônicas, o padrão de radiação da EFHW muda drasticamente conforme a frequência aumenta:

• Banda de 40 metros (Fundamental): O ângulo de decolagem é relativamente alto.

• Banda de 20 metros: O padrão de radiação muda, e o ângulo de decolagem se torna melhor (mais baixo).
• Banda de 15 metros: O padrão de radiação muda novamente, mostrando dois lóbulos, e o ângulo de decolagem do lóbulo inferior é ainda mais baixo.
• Banda de 10 metros (28 MHz): Os padrões de radiação continuam a ser diferentes em comparação com as bandas inferiores.

As características de impedância permanecem consistentemente altas nas bandas harmônicas, mas o desempenho da irradiação se altera favoravelmente em termos de ângulo de decolagem para a comunicação de longa distância (DX).

O Transformador 49:1 Balun

Para que a EFHW funcione com o seu equipamento de 50 Ohms, você precisa de um acoplamento de impedância. O objetivo do circuito Balun (desbalanceado para desbalanceado) 49:1 é casar a entrada de cabo coaxial de 50 Ohms com a altíssima impedância da antena, que está na ordem de kiloohms.

Cálculo da Relação de Transformação

A teoria dos transformadores dita que a razão de impedância (Z2/Z1) é igual ao quadrado da razão de espiras (N2/N1).

Se você deseja casar 50 Ohms (Z1) com, digamos, 2500 Ohms (Z2) para simplificar o cálculo, a razão de impedância é 2500/50, que é 50. Você precisa que a razão de espiras ao quadrado (N2/N1)² seja igual a 50.

Usando uma razão de 7:1 para as espiras (N2/N1), você obtém 7² = 49. Este valor é “próximo o suficiente” de 50. Portanto, para construir o Balun 49:1, você usará duas espiras no primário e 14 espiras no secundário, resultando na correspondência de impedância desejada.

O Papel do Capacitor

Um pequeno capacitor é adicionado ao circuito para ajudar a ampliar a largura de banda do Balun. Sem ele, o desempenho de SWR decente pode se limitar a cerca de 18 MHz. Com o capacitor, a largura de banda se estende até a banda de 10 metros (28 MHz), o que é essencial para o uso multibanda.

Materiais para o Balun 49:1

A escolha do material e do tamanho do toróide de ferrite é crucial e depende da potência que você pretende usar.

Escolha do Mix de Ferrite

O material (mix) do ferrite é determinado pela frequência máxima de operação que você deseja alcançar. O tamanho do toróide é determinado pela potência que ele deve suportar.

Você pode seguir estas diretrizes básicas para diferentes níveis de potência:

| Potência Desejada | Material (Mix) | Tamanho do Toróide | Quantidade de Toróides | | :—: | :—: | :—: | :—: | | QRP (Baixa Potência) | FT-43 | Menor (Ex: FT40-43) | 1 | | Média Potência (100W a 350W PEP) | FT-43 | FT-240-43 | 2 (colados) | | Alta Potência (Cerca de 1200W PEP) | FT-52 | FT-240-52 | 2 (colados) |

Para a construção de um balun de média potência (até 350W), você deve usar dois toróides FT-240 com o mix 43, colados um ao outro. Se você busca alta potência, o material 52 é mais caro, mas necessário para lidar com os 1200W.

Construção do Balun

O processo de enrolamento envolve duas espiras para o primário e 14 espiras para o secundário, totalizando a relação 49:1. O ponto mais importante na construção é que o primário e o secundário devem ser torcidos juntos nas primeiras duas espiras.

O fio esmaltado utilizado para o enrolamento deve ter um diâmetro adequado (o exemplo prático usou 1.2 mm). Após o enrolamento, as pontas do fio esmaltado precisam ter o esmalte removido (por exemplo, com uma chama) para permitir a conexão e os testes.

O coração da EFHW: teoria e dimensionamento do Balun 49:1

O cerne da antena End-Fed Half-Wave (EFHW) reside no transformador de impedância, conhecido como balun 49:1. A função essencial deste circuito é realizar o casamento de impedância entre o cabo coaxial de 50 ohms e a impedância intrinsecamente muito alta da antena EFHW, que pode estar na ordem de quiloohms. Você precisa dessa correspondência para que a potência seja transferida de forma eficiente.

Princípios de Casamento de Impedância

A teoria por trás do Balun é baseada na Lei dos Transformadores, que relaciona a impedância de entrada e saída com o quadrado da razão de espiras. Se você considerar $Z1$ como a impedância de entrada (50 ohms) e $Z2$ como a impedância de saída (a impedância da antena), a relação é dada por $Z2 / Z1 = (N2 / N1)^2$.

Para simplificar o cálculo, o objetivo é atingir uma razão de impedância de 50. Por exemplo, se você deseja casar $Z2$ de 2500 ohms com $Z1$ de 50 ohms, o quociente $2500/50$ resulta em 50. Este valor (50) deve ser igual a $(N2 / N1)^2$.

Ao buscar a razão de espiras, o número que se aproxima mais da raiz quadrada de 50 é 7. O quadrado de 7 é 49, o que é um valor “próximo o suficiente” para o casamento de impedância desejado. Portanto, uma razão de espiras de 7:1 é utilizada para criar o balun 49:1.

Na prática, isso se traduz em duas espiras para o primário ($N1$) e 14 espiras para o secundário ($N2$). Essa combinação de 2 para 14 resulta na razão de 7:1, proporcionando o casamento de impedância de 49:1 necessário para conectar o cabo coaxial de 50 ohms à alta impedância da antena EFHW.

O Papel do Capacitor na Largura de Banda

Um componente crucial neste circuito, além do transformador, é um pequeno capacitor. Sem ele, a largura de banda (banda passante) do balun seria limitada, provavelmente alcançando apenas cerca de 18 MHz com um SWR decente.

A inclusão desse capacitor serve para alargar a banda de operação do balun. Com ele, você consegue estender a operação até a banda de 10 metros (28 MHz), o que é fundamental para aproveitar o recurso multibanda da antena EFHW.

Dimensionamento do Toróide: Material e Potência

A escolha do toróide de ferrite é determinada por dois fatores principais: o material (mix) e o tamanho. O “mix” do material é ditado pela frequência máxima que você planeja usar, enquanto o tamanho do toróide é determinado pela potência que você deseja aplicar.

Você tem diferentes opções de materiais e tamanhos, dependendo da sua necessidade de potência:

• QRP (Baixa Potência): Se você está focado em baixa potência, a recomendação é usar o material FT-43. Para esta aplicação, você só precisa de um único toróide desse material.

1. Média Potência (100 a 350 Watts PEP): Para potências intermediárias, você deve usar o material FT-240-43. Neste caso, você precisa de dois toróides FT-240-43, que devem ser colados um ao outro (empilhados), aumentando assim a capacidade de manuseio de potência até cerca de 350 Watts.
3. Alta Potência (Cerca de 1200 Watts PEP): Se você busca alta potência, o material recomendado é o FT-240-52. Assim como na média potência, você deve usar dois toróides desse material, que são reconhecidamente mais caros.

A regra geral para o dimensionamento é: o mix 43 é adequado para baixa e média potência, e o mix 52 é necessário para alta potência. O tamanho FT-240 é usado para potências mais elevadas (média e alta), frequentemente empilhando dois deles.

Construção Prática do Balun 49:1

O processo de construção envolve o enrolamento de duas espiras para o primário e 14 espiras para o secundário no toróide de ferrite. O fio utilizado no exemplo prático foi um fio esmaltado de 1.2 mm.

Uma etapa crucial no enrolamento é que as duas primeiras espiras do primário e do secundário devem ser enroladas juntas, torcidas. Após essas duas primeiras espiras, o restante do enrolamento (as 12 espiras restantes) é feito apenas com o fio do secundário. Cada vez que o fio passa pelo orifício do toróide, conta-se como uma espira.

Antes de testar ou finalizar as conexões, você precisará remover o esmalte das pontas do fio, utilizando uma chama ou outro método, para garantir um bom contato elétrico. A montagem prática envolve super-colar os dois toróides (se você estiver usando a configuração de média ou alta potência) e, em seguida, usar braçadeiras de nylon (zip ties) para fixar o conjunto.

Construção passo a passo do Balun 49:1 e montagem da antena

Preparação e Seleção de Materiais para o Balun 49:1

A construção do transformador Balun 49:1 é crucial para casar a impedância da linha de transmissão de 50 ohms (o cabo coaxial) com a impedância muito alta, na ordem de quilo-ohms, da ponta da antena End-Fed Half-Wave (EFHW). Você precisa garantir que a relação de transformação esteja correta para otimizar o desempenho multibanda.

A teoria do transformador dita que a razão entre as impedâncias (Z2/Z1) deve ser igual ao quadrado da razão entre o número de voltas (N2/N1)². Se você busca uma impedância de saída de, por exemplo, 2500 ohms e uma entrada de 50 ohms, a razão Z2/Z1 é 50. Para atingir essa razão, você precisa de uma razão de voltas (N2/N1) que, quando elevada ao quadrado, resulte em 50.

Uma razão de voltas de 7:1 (N2/N1) resulta em 7² = 49. Este valor é “próximo o suficiente” para o que é necessário e, por isso, a construção utiliza essa proporção. Na prática, isso se traduz em duas voltas para o enrolamento primário e 14 voltas para o enrolamento secundário.

Escolha do Toróide de Ferrite

A seleção do toróide de ferrite é determinada por dois fatores principais: o material (mix) e o tamanho. O material do mix é escolhido com base na frequência máxima que você planeja utilizar, enquanto o tamanho do toróide é ditado pela potência que você deseja aplicar.

Para aplicações de QRP (baixa potência), você pode usar o material FT-43 e apenas um toróide. Se você busca potências intermediárias, na faixa de 100 watts a 350 watts PEP (Potência de Pico de Envoltória), o recomendável é usar o FT-240 no material 43, utilizando dois toróides colados juntos.

Se você estiver visando alta potência, cerca de 1200 watts PEP, o material deve ser o FT-240, mas com o mix 52, e você também deve usar dois desses toróides. O material 52 tende a ser consideravelmente mais caro.

Detalhes do Enrolamento e Fiação

O enrolamento exige o uso de fio esmaltado, sendo o fio de 1.2 mm um exemplo prático de bitola utilizada. O aspecto mais crucial do enrolamento é que as primeiras duas voltas do primário e do secundário devem ser torcidas juntas.

Você fará duas voltas no primário e 14 voltas no secundário, totalizando uma razão de 7:1. Lembre-se que cada vez que o fio passa pelo orifício do toróide, isso conta como uma volta.

Após o enrolamento, você precisará remover o esmalte das pontas do fio, por exemplo, usando uma chama, para que seja possível realizar a continuidade e os testes.

Componente Adicional: O Capacitor

Um pequeno capacitor é adicionado ao circuito do Balun. Este componente tem a função específica de alargar a largura de banda do Balun.

Sem este capacitor, o Balun pode ter uma SWR (Taxa de Onda Estacionária) decente apenas até cerca de 18 MHz. Com o capacitor implementado, o desempenho se estende até a banda de 10 metros, o que é essencial para o uso multibanda da antena.

Simulação e Padrões de Radiação da EFHW

Antes de construir a antena física, é útil simular seu comportamento para entender as características de impedância e os padrões de radiação em diferentes bandas.

O sistema de antena End-Fed Half-Wave (EFHW) se baseia na compreensão do funcionamento de um dipolo. Em um dipolo, o ponto central (onde é alimentado) possui a menor voltagem e a maior corrente, resultando em uma impedância relativamente baixa, em torno de 70 ohms (ou na ordem de 50 ohms). Por outro lado, nas extremidades da antena, a voltagem é máxima e a corrente é zero, resultando em uma impedância muito alta.

Quando você alimenta o dipolo no centro e desliza o ponto de alimentação para a extremidade, você transforma o sistema em uma EFHW. A impedância nesse ponto de alimentação (a extremidade) será muito alta, o que justifica o uso do Balun 49:1 para casar a impedância.

Comparação de Simulação: Dipolo vs. EFHW

Em uma simulação utilizando o software CocoNEC, um dipolo ressonante na faixa de 40 metros (com cerca de 66 pés de comprimento total, ou 33 pés em cada lado) apresenta uma impedância de aproximadamente 72 ohms no gráfico de Smith, conforme esperado. O SWR mínimo ocorre por volta de 7.2 MHz.

Ao simular a EFHW, também projetada para a banda de 40 metros (cerca de 66 pés de comprimento), a situação muda drasticamente. Embora o SWR seja mínimo na frequência fundamental, os valores são considerados sem sentido, pois o sistema é de altíssima impedância. A impedância medida na extremidade está na ordem de quilo-ohms, confirmando a necessidade do transformador 49:1.

Alterações nos Padrões de Radiação

Uma das características mais interessantes da EFHW multibanda é a mudança significativa no padrão de radiação conforme você sobe nas harmônicas.

Na banda de 40 metros (fundamental), o ângulo de decolagem é relativamente alto. No entanto, ao passar para a banda de 20 metros, o padrão de radiação muda, e o ângulo de decolagem melhora.

Na banda de 15 metros, o padrão de radiação é ainda mais diferente, mostrando dois lóbulos. O ângulo de decolagem do lóbulo inferior é ainda mais baixo. Finalmente, na banda de 10 metros (28 MHz), os padrões continuam a se alterar.

É importante notar que, embora os padrões de radiação mudem drasticamente em cada banda harmônica, as outras características, como a impedância muito alta, permanecem constantes.

A Versatilidade Multibanda da EFHW

A antena End-Fed Half-Wave (EFHW) é altamente valorizada pela sua facilidade de implantação, baixo custo, eficácia e, principalmente, por sua capacidade multibanda.

A natureza harmônica da EFHW permite que você utilize uma única antena em várias bandas amadoras. Se você dimensionar a antena para ser ressonante na banda mais baixa, ela será automaticamente ressonante nos múltiplos ímpares (e pares) dessa frequência.

Imagine que você dimensiona a antena para ser ressonante em 3.55 MHz (na faixa de 80 metros). Essa mesma antena será ressonante automaticamente nas seguintes frequências harmônicas:

• 2x (7.1 MHz) – 40 metros

• 3x (10.65 MHz) – 30 metros (próximo)
• 4x (14.2 MHz) – 20 metros
• 5x (17.75 MHz) – 17 metros (próximo)
• 6x (21.3 MHz) – 15 metros
• 7x (24.85 MHz) – 12 metros
• 8x (28.4 MHz) – 10 metros
• Com uma única antena dimensionada para 80 metros, você cobre 80m, 40m, 30m, 20m, 17m, 15m, 12m e 10m. Se você tiver espaço, pode até dimensioná-la para 160 metros e obter a mesma progressão harmônica.

Foco na Construção de Quatro Bandas

Embora a antena possa cobrir todas essas bandas, você pode optar por uma construção mais compacta. Por exemplo, você pode iniciar o projeto dimensionando a antena para a banda de 40 metros.

Se você cortar a antena para ser ressonante em 7.1 MHz, você ainda obterá ressonância nas harmônicas subsequentes, como 14.2 MHz (20 metros), 21.3 MHz (15 metros) e 28.4 MHz (10 metros). Isso resultaria em uma antena eficiente de quatro bandas.

Essa flexibilidade permite que você adapte o projeto ao espaço disponível e às bandas que mais lhe interessam, mantendo a facilidade de alimentação de ponto único na extremidade.

Fundamentos Teóricos: Voltagem, Corrente e Impedância

Para construir e otimizar uma EFHW, você precisa entender a distribuição de voltagem e corrente ao longo do fio da antena, pois isso define a impedância.

Em um sistema de antena dipolo, a voltagem e a corrente seguem padrões inversos. A voltagem é máxima nas extremidades da antena e mínima no centro. O gráfico de voltagem se assemelha a uma onda.

A corrente, por outro lado, é zero nas extremidades da antena e máxima no centro. A razão pela qual a corrente é zero nas extremidades é simples: não há para onde a corrente ir.

A impedância (Z) é definida pela razão entre a voltagem (V) e a corrente (I), ou seja, Z = V/I.

Distribuição de Impedância

No centro da antena, onde a voltagem (V) é muito baixa e a corrente (I) é muito alta, a impedância (Z) é relativamente baixa, tipicamente em torno de 70 ohms.

Nas extremidades da antena, a voltagem (V) é a mais alta e a corrente (I) é zero (ou muito baixa). Portanto, a razão V/I resulta em um número muito alto dividido por um número muito baixo, o que faz com que a impedância (Z) seja muito alta.

Quando você move o ponto de alimentação do centro para a extremidade, você está alimentando a antena no ponto de impedância máxima. É por isso que o Balun 49:1 é necessário. Ele transforma essa impedância de quilo-ohms para os 50 ohms que seu rádio espera.

O Papel do Balun 49:1

O Balun 49:1 tem o propósito de casar a linha de transmissão coaxial de 50 ohms com a antena de alta impedância (na ordem de 2500 ohms, para simplificar o cálculo).

O cálculo de 2500 ohms/50 ohms resulta em uma razão de 50. Como a razão de voltas é 7:1 (7²=49), o Balun com 2 voltas no primário e 14 voltas no secundário fornece o casamento de impedância necessário para permitir que a antena funcione de forma eficiente em múltiplas bandas.

Sem esse transformador, a SWR seria extremamente alta, tornando a antena inutilizável com o equipamento padrão de 50 ohms.

Montagem e Teste do Sistema de Antena

A montagem da EFHW envolve a integração do Balun 49:1 com o elemento irradiante (o fio da antena) e a conexão com a linha de transmissão.

Você deve garantir que os dois toróides (se estiver usando dois, como no caso de 100W a 350W) estejam super colados e que o enrolamento de 2 para 14 voltas esteja seguro, possivelmente usando abraçadeiras de nylon (zip ties) para fixar o conjunto.

Lembre-se de seguir o esquema de enrolamento onde o primário e o secundário são torcidos juntos nas primeiras duas voltas, conforme o diagrama de referência (como o de KM1NDY).

Teste do Balun e SWR

Após a construção, você precisa testar o Balun. O pequeno capacitor adicionado é essencial para garantir que a largura de banda seja ampla o suficiente. Sem ele, você pode ter uma SWR aceitável apenas até 18 MHz. Com o capacitor, o desempenho se estende até a banda de 10 metros.

Ao testar a antena completa, você deve observar os mínimos de SWR nas frequências harmônicas esperadas. Por exemplo, se você dimensionou a antena para ser ressonante em 40 metros, você verá um SWR mínimo em torno de 7.1 MHz, 14.2 MHz, 21.3 MHz e 28.4 MHz.

Uma SWR baixa nesses pontos indica que o Balun está casando corretamente a alta impedância da extremidade da antena com a linha de 50 ohms.

Realizando Contatos (QSOs)

Uma vez que a antena esteja montada e testada com sucesso, você estará pronto para operar. A EFHW, devido à sua natureza multibanda e padrões de radiação que mudam em cada harmônica, oferece excelentes oportunidades de comunicação.

Você pode esperar que o ângulo de decolagem seja mais alto na frequência fundamental (ex: 40m) e que melhore progressivamente nas bandas mais altas, como 20m e 15m, resultando em diferentes eficácias para comunicações locais ou DX (longa distância).

A facilidade de implantação da EFHW, combinada com sua versatilidade multibanda, faz dela uma escolha popular para instalações permanentes e para operações de campo.

Testes de desempenho, ajustes e considerações de implantação

O desempenho de uma antena End-Fed Half-Wave (EFHW) depende diretamente do casamento de impedância e das características de radiação em diferentes bandas. Você viu que, em comparação com um dipolo, a EFHW apresenta uma impedância extremamente alta no ponto de alimentação, na ordem de quilo-ohms.

Você deve entender que, para que o sistema funcione com sua linha de transmissão de 50 ohms, é essencial o uso de um transformador de impedância (o Balun 49:1). A simulação mostrou que, sem o Balun, as leituras de Estacionária (SWR) seriam irrelevantes devido à alta impedância vista na extremidade da antena.

Simulações de Desempenho e Padrões de Radiação

A simulação em Coco NEC revelou diferenças importantes entre um dipolo e a EFHW, especialmente em relação à impedância e aos padrões de radiação harmônica.

Comparação de Impedância e SWR

No dipolo simulado, ressonante na faixa de 40 metros (cerca de 66 pés de comprimento), a impedância no centro de alimentação foi de aproximadamente 72 ohms. Isso resultou em um SWR mínimo em torno de 7.2 MHz, o que é um comportamento esperado para um dipolo.

Quando você migra para a EFHW, também projetada para 40 metros (com cerca de 66 pés), a situação muda drasticamente. A impedância, conforme previsto, é muito alta, na ordem de quilo-ohms, o que torna as leituras de SWR nesse ponto, antes do Balun, sem sentido.

Variação dos Padrões de Radiação Harmônica

Uma das grandes vantagens da EFHW é sua capacidade multibanda devido à ressonância em múltiplos harmônicos. No entanto, você notará que o padrão de radiação muda consideravelmente em cada banda.

Na faixa de 40 metros (fundamental), o ângulo de decolagem (takeoff angle) é relativamente alto.

Ao mudar para a faixa de 20 metros (o segundo harmônico), o padrão de radiação se altera, e o ângulo de decolagem se torna melhor (mais baixo).

Na faixa de 15 metros, o padrão de radiação muda novamente. O gráfico de elevação mostra dois lóbulos, e o ângulo de decolagem do lóbulo inferior é ainda mais baixo do que nas bandas anteriores.

No último harmônico simulado, a faixa de 10 metros (28 MHz), os padrões de radiação continuam a ser diferentes dos anteriores, tanto no azimute quanto na elevação. Embora os padrões mudem, as outras características da antena (como a alta impedância) permanecem constantes.

Otimização da Banda Larga com o Balun 49:1

Para que você consiga usar a EFHW em múltiplas bandas, o transformador de impedância 49:1 é crucial. Este transformador foi projetado para casar a entrada de 50 ohms do seu rádio com a impedância de quilo-ohms da antena.

Detalhes do Projeto do Balun

O cálculo para o transformador visa uma relação de impedância de 50:1. Se você considerar que a impedância da antena é de 2500 ohms e a do rádio é de 50 ohms, a razão é 50.

A razão de espiras (N2/N1) deve ser elevada ao quadrado para igualar a razão de impedância (Z2/Z1). Para atingir uma razão de 50, a razão de espiras deve ser de aproximadamente 7:1 (pois 7² é 49, o que é “suficientemente próximo” de 50).

Na prática, o projeto utilizou 2 espiras no primário e 14 espiras no secundário, totalizando a relação de 7:1.

O Papel do Capacitor de Ajuste

Para garantir que o Balun funcione em uma ampla gama de frequências, especialmente nas bandas mais altas (como 10 metros), um pequeno capacitor é adicionado ao circuito.

Sem este capacitor, a largura de banda do Balun seria limitada, e você teria um SWR razoável apenas até cerca de 18 MHz. Com o capacitor, a largura de banda é ampliada, permitindo que o sistema alcance a faixa de 10 metros, o que é fundamental para a operação multibanda.

Materiais e Potência de Uso

A escolha do material do toróide e o número de toróides dependem da potência que você pretende usar:

• QRP (Baixa Potência): Você pode usar um único toróide FT-43.

1. Média Potência (100 W a 350 W PEP): Use dois toróides FT-240-43. Você deve colar os dois toróides juntos (stacked) para lidar com a potência mais alta.
3. Alta Potência (Cerca de 1200 W PEP): Use dois toróides FT-240, mas com o material 52 (FT-240-52). Este material é mais caro, mas adequado para alta potência.

O material 43 é recomendado para QRP e potência média (até 350 W), enquanto o material 52 é necessário para potências elevadas.

Considerações Práticas de Implantação e Ajuste

A construção do Balun envolve enrolar duas espiras do primário e 14 do secundário. É crucial que as duas primeiras espiras do primário e do secundário sejam enroladas juntas (twisted) no toróide.

A fiação foi realizada usando fio esmaltado de 1.2 mm. Para testar, você precisa remover o esmalte das pontas do fio, o que pode ser feito com uma chama.

Uma antena End-Fed dimensionada para operar na faixa de 80 metros pode ressoar em vários harmônicos, oferecendo cobertura para:

• 80 metros (frequência fundamental, ex: 3.55 MHz)

• 40 metros (2x, ex: 7.1 MHz)
• 30 metros (3x, ex: 10.65 MHz)
• 20 metros (4x, ex: 14.2 MHz)
• 17 metros (5x, ex: 17.75 MHz)
• 15 metros (6x, ex: 21.3 MHz)
• 12 metros (7x, ex: 24.85 MHz)
• 10 metros (8x, ex: 28.4 MHz)

Se você optar por começar o dimensionamento para 40 metros (7.1 MHz), você garantirá ressonância em 40m, 20m (14.2 MHz), 15m (21.3 MHz) e 10m (28.4 MHz), tornando-a uma antena de quatro bandas.

A flexibilidade da EFHW permite que você a utilize para operações de rádio móvel ou portátil, sendo fácil de construir e implementar.

Pontos-Chave

• Compare as diferenças de desempenho entre as versões do Learn to Build Your Own End-Fed Half-Wave Antenna.
• Analise os benchmarks e resultados de testes apresentados no vídeo.
• Entenda os casos de uso ideais para o Learn to Build Your Own End-Fed Half-Wave Antenna.
• Conheça as especificações técnicas e capacidades do produto.
• Avalie o custo-benefício do Learn to Build Your Own End-Fed Half-Wave Antenna com base nas informações apresentadas.

Dúvidas comuns sobre Antenas End-Fed Half-Wave (49:1 Balun)

Como a Antena End-Fed Half-Wave (EFHW) se compara a um dipolo em termos de funcionamento e impedância?

A EFHW funciona de forma semelhante ao dipolo, mas com a alimentação em uma das extremidades, não no centro. Enquanto o dipolo é um sistema balanceado alimentado no meio (onde a impedância é baixa, cerca de 70 ohms), a EFHW é alimentada na ponta, onde a impedância é muito alta (V/I, com corrente próxima de zero). Você precisa do transformador 49:1 Balun para casar essa alta impedância com a linha de transmissão de 50 ohms.

Por que as antenas End-Fed Half-Wave são tão populares entre os radioamadores?

Porque as antenas End-Fed Half-Wave possuem várias vantagens práticas que as tornam populares. Elas são fáceis de implantar, têm um custo baixo de construção, são simples de montar e são eficazes. Além disso, a EFHW pode ser facilmente configurada para operar em múltiplas bandas, o que aumenta sua versatilidade para você no rádio.

O que acontece com a tensão e a corrente nas extremidades de uma antena de meia onda?

Nas extremidades de uma antena de meia onda, você observará que a tensão atinge seu ponto mais alto. Por outro lado, a corrente nas pontas é zero, pois não há para onde ela fluir. No centro da antena, a situação se inverte: a tensão é a mais baixa, enquanto a corrente atinge seu pico.

Qual é o propósito do transformador 49:1 Balun no sistema da antena EFHW que devo construir?

O propósito principal do transformador 49:1 UNBalun é realizar o casamento de impedância. Como a EFHW é alimentada na extremidade, a impedância nesse ponto é extremamente alta. O Balun reduz essa alta impedância para aproximadamente 50 ohms, permitindo que você a conecte eficientemente à sua linha de transmissão coaxial e ao transceptor.

Como o conhecimento do funcionamento do dipolo me ajuda a entender a Antena End-Fed Half-Wave?

Você precisa entender o dipolo porque ele serve como base teórica para a EFHW. O dipolo mostra como a tensão e a corrente se distribuem ao longo do fio, com picos de tensão nas pontas e picos de corrente no centro. Isso explica por que, ao mover a alimentação para a extremidade (como na EFHW), a impedância muda drasticamente, exigindo o uso do Balun.

Construa Sua Antena Half-Wave: Sua Ação Agora

Você viu que a antena End-Fed Half-Wave (EFHW) é uma solução prática, barata e multibanda. Entender o funcionamento do dipolo, onde a impedância é alta nas extremidades (zero corrente) e baixa no centro (cerca de 70 ohms), foi crucial para compreender a necessidade do acoplamento na EFHW.

A grande vantagem da EFHW é sua capacidade multibanda. Projetando-a para 3.55 MHz (80m), você automaticamente obtém ressonância nos harmônicos, cobrindo 7.1 MHz (40m), 14.2 MHz (20m), 21.3 MHz (15m), 28.4 MHz (10m) e outras bandas intermediárias.

Para ligar a alta impedância da antena (na ordem de quilo-ohms) ao seu cabo coaxial de 50 ohms, o transformador 49:1 Balun é essencial. Lembre-se que um rácio de 7:1 nas voltas (N2/N1) resulta em um rácio de impedância de 49:1 (7²), aproximando os 2500 ohms para 50 ohms.

Ao construir seu Balun, a escolha do material é vital. Para QRP, use o material FT43 (um toroidal). Para potências médias (100W a 350W), use dois toroides FT240 com material 43; para alta potência (1200W PEP), opte por dois FT240 com material 52.

Agora que você domina a teoria e as especificações, é hora de agir. Comece adquirindo os materiais corretos para o seu nível de potência, como o fio esmaltado de 1.2 mm e o ferrite adequado. Siga o esquema de duas voltas primárias e 14 secundárias (2:14) para garantir o acoplamento ideal.

Não adie mais a construção da sua antena multibanda. Montar seu próprio sistema EFHW é um projeto gratificante que economiza dinheiro e expande dramaticamente suas capacidades de comunicação. Comece a enrolar seu Balun hoje e prepare-se para as suas primeiras QSOs!