A busca por antenas eficientes para radioamadorismo sempre foi um desafio, especialmente para quem opera em bandas baixas como 160m, 80m e 40m. Muitos radioamadores sonham em ter uma antena Beverage, aquele clássico captador de sinais fracos que funcionam magnificamente para DX, mas que exige extensas áreas de espaço em terra. A realidade, porém, é que nem todos nós temos propriedades rurais à nossa disposição.
Enter a antena Loop on Ground (LoG), desenvolvida e documentada meticulosamente por Matt Roberts (KK5JY), uma solução elegante e comprovada que oferece características de recepção similares a uma Beverage terminada, mas em uma fração do espaço necessário. Trata-se de uma inovação que tem transformado a experiência de recepção para radioamadores em ambientes urbanos e suburbanos restritivos.
Este guia completo analisa em profundidade a antena Loop on Ground, desde seus princípios fundamentais de operação até sua implementação prática, oferecendo aos radioamadores brasileiros uma compreensão detalhada de como essa antena revolucionária pode maximizar seu potencial em radioamadorismo.
O conceito de instalar condutores de antenas próximos ou completamente sobre o solo não é novo no radioamadorismo. Há décadas, engenheiros de RF perceberam que horizontalmente antenas montadas sobre ou perto da superfície terrestre apresentam características de radiação fundamentalmente diferentes de suas contrapartes elevadas.
Quando uma antena horizontal é instalada sobre ou muito próxima à superfície do solo, ocorre um fenômeno físico fascinante: a reflexão do solo cancela essencialmente toda a resposta de onda horizontalmente polarizada, transformando a resposta primária da antena em polarização vertical. Este é um resultado contra-intuitivo para muitos radioamadores, mas é totalmente compreensível quando consideramos a interferência construtiva e destrutiva de ondas eletromagnéticas.
A Antena Beverage é o exemplo clássico dessa categoria de antenas. Tradicionalmente instalada entre 1 e 5 metros de altura, a Beverage pode também ser instalada diretamente sobre a superfície, em uma configuração conhecida como “Beverage on Ground” (BoG). No entanto, outras geometrias de antena também funcionam admirável e eficientemente quando colocadas sobre o solo.
Uma das características mais notáveis das antenas instaladas sobre o solo é seu padrão de elevação praticamente uniforme do horizonte até diretamente acima da estação. Isso contrasta fortemente com antenas elevadas, que apresentam nulos e picos pronunciados em diferentes ângulos de elevação.
Este padrão uniforme é extraordinariamente valioso para operação em bandas baixas, pois permite ao operador:
Um dipolo convencional montado sobre o solo é talvez o design mais simples dessa categoria, mas a geometria de loop oferece eficiência espacial superior, permitindo que se alcance características de padrão comparáveis em uma fração do espaço linear.
O design de referência estudado por Matt Roberts consiste em um loop quadrado de canto alimentado, com 15 pés por lado (total de 60 pés de perímetro), montado ao nível do solo e construído com fio isolado. Este tamanho específico foi escolhido como um compromisso otimizado entre desempenho nas bandas de 160m, 80m e 40m.
O loop é alimentado em um dos cantos, criando uma arquitetura assimétrica que resulta em uma resposta de azimute bidirecional nos ângulos baixos de elevação. A configuração específica do loop cria dois lóbulos principais de radiação que são normais (perpendiculares) ao ponto de alimentação.
Através de extensiva modelagem em EZNEC, foi descoberto que o melhor padrão de DX, com o ângulo de elevação -3dB mais baixo possível, é obtido quando o comprimento total do lado do loop é aproximadamente 15% do comprimento de onda alvo da banda operacional.
Para o loop de 15 pés por lado:
Este dimensionamento cria excelente cobertura de padrão nas três bandas clássicas de operação em baixas frequências, mantendo um compromisso prático que qualquer radioamador pode implementar em um quintal de tamanho urbano.
A direção de máxima resposta de azimute, nos ângulos de elevação baixos, é normal ao ponto de alimentação. Isto significa que se você arranjar o loop quadrado com seus lados virados para as direções cardinais e alimentar no canto noroeste, a resposta de azimute mais forte será para o nordeste e sudoeste.
O loop não precisa ser quadrado. Arranjos octogonais ou até circulares funcionam tão bem quanto, embora o quadrado seja o mais simples de instalar e manter alinhado. Em ângulos de elevação mais altos (acima de 30 graus aproximadamente), o padrão rapidamente se torna omnidirecional, permitindo que sinais de qualquer direção sejam recebidos com sensibilidade razoável. Esta característica é especialmente útil para contatos regionais dentro da “skip zone” (zona de silêncio).
A largura de feixe de azimute -3dB em ângulos baixos é aproximadamente 90 graus em cada um dos dois lóbulos principais. Para recepção não direcionada, isso fornece uma abertura bem-vinda de cobertura em uma direção primária, sem a perda total de cobertura em outras direções que ocorreria com uma antena altamente direcional.
A modelagem em EZNEC do protótipo de 15 pés por lado mostra características notáveis de padrão:
Em 40 metros:
O ângulo -3dB é aproximadamente 6-8 graus em relação ao horizonte, produzindo um ganho absoluto de aproximadamente -2 a 0 dBi. Este é um excelente ângulo para DX de curto a médio alcance, mantendo boa sensibilidade para contatos domésticos também.
Em 80 metros:
O ângulo -3dB é ainda mais impressionante, aproximadamente 4-6 graus, com um ganho relativo mantido de forma consistente. O padrão é praticamente idêntico em ambas as polarizações de azimute (NE-SW), confirmando a resposta bidirecional esperada.
Em 160 metros:
Mesmo nesta banda extremamente longa onde o loop representa apenas uma pequena fração do comprimento de onda, o ângulo -3dB permanece em torno de 3-5 graus, notavelmente baixo considerando o tamanho fisicamente pequeno da antena em relação ao comprimento de onda. Este é um resultado impressionante de engenharia que desmente a suposição comum de que antenas pequenas produziram padrões mediocres.
Estas características de padrão são comparáveis ou superiores a muitos verticals full-size em relação à altura de solo sobre a qual operam, apesar da natureza compacta do loop.
Para entender o significado prático destes ângulos:
Quando estes ângulos críticos caem na faixa de 3-8 graus para bandas de DX, significa que a maior parte da cobertura de ganho da antena é direcionada para os ângulos de elevação baixa que caracterizam propagação de longa distância. Isto é exatamente o que queremos em uma antena de DX.
Uma característica crítica do design LoG é o transformador de isolamento personalizado instalado no ponto de alimentação. Este componente cumpre várias funções essenciais:
O transformador do protótipo é um projeto caseiro de classe mundial, enrolado em um núcleo binocular Fair-Rite #73, com aproximadamente 1,5 cm quadrados. O material #73 é especificamente otimizado para a faixa de frequências do 160m ao 30m, cobrindo exatamente as bandas de interesse.
Especificações do enrolamento:
O custo total de componentes para este transformador (núcleo, enclosure, conectores) é aproximadamente $5 USD, tornando-o um dos componentes mais econômicos da estação.
O enclosure utilizado é um Hammond #1551RBK, medindo aproximadamente 2 polegadas quadradas e menos de 1 polegada de espessura. O design é otimizado para ser montado completamente flush (nivelado) com o solo.
Uma inovação do design de Roberts foi montar o conector F na lateral da caixa, permitindo que todo o cabo coaxial seja executado completamente flush com o solo, eliminando qualquer protuberância que pudesse ser um perigo de tropeço.
Após um ano de operação no solo, a caixa resistiu notavelmente à intrusão de água. Com exceção de uma pequena quantidade de condensação no interior da tampa (que enfrentava o solo), o interior permanecia seco e limpo. Uma aplicação de graxa dielétrica de silicone nas emendas prolongou ainda mais a vida útil.
Como a antena LoG não é ressonante por design, a seleção específica do cabo coaxial não é crítica em termos de cancelamento de impedância. Um cabo 75-ohm CATV (televisão por cabo) de boa qualidade com perdas baixas é mais que suficiente.
No protótipo de Roberts:
Este arranjo fornece imunidade a relâmpagos e estática similar à de uma Antena Beverage corretamente construída, com ganho duplo de que o isolamento da antena é mantido.
Uma solução elegantemente simples para “anexar” o loop ao solo é usar grampos comuns de paisagismo (landscape staples) – nada mais que peças em forma de U de arame utilizadas para segurar plásticos de proteção e tubos de irrigação em projetos de paisagismo.
Como o loop é construído com fio isolado, os grampos não precisam ser isolados. Grampos de aço simples estão disponíveis em qualquer loja de materiais de construção. Alternativamente, podem ser facilmente construídos a partir de arame de cerca enrolando alguns centímetros em volta do cilindro de uma chave de fenda.
Padrão de fixação recomendado:
Após alguns meses de operação com grama cobrindo a antena, a integração visual é praticamente perfeita. A antena fica completamente invisível do exterior, tornando-a uma solução ideal para radioamadores com restrições estéticas ou vizinhos sensíveis.
Um teste particularmente revelador foi conduzido durante um contest RTTY, onde Roberts e um amigo nearby poderiam comparar a recepção entre um vertical full-size de 33 pés e o novo loop on ground.
As descobertas foram surpreendentes:
A maioria das estações que seu amigo trabalhou foram também copiadas perfeitamente no LoG. Houve apenas uma estação que era recepção marginal no LoG enquanto clara no vertical. Mas aqui vem a parte inesperada: havia várias estações que Roberts podia copiar perfeitamente no LoG que seu amigo nunca ouviu no vertical, apesar do amigo estar transmitindo CQ.
Quando investigadas as localizações daquelas estações, nenhuma estava dentro da skip zone. Todas estavam a 1000-1500 milhas de distância, recebidas através de sinais skywave em baixos ângulos. Teoricamente, esperaríamos que o LoG tivesse melhor recepção em ângulos altos (NVIS), mas isso não é o que foi observado. O LoG simplesmente ouviu melhor os sinais de DX de baixo ângulo que o vertical full-size.
Conclusão deste teste: Em 40m, um loop on ground de 15 pés quadrado funcionou equiparavelmente ou melhor que um vertical full-size de 33 pés para recepção, a despeito da diferença dramática em tamanho.
Em contest subsequentes em 160m e 80m, o LoG se revelou como uma antena de receção extraordinária. Capturas de panadapter mostram razões de relação sinal-ruído frequentemente melhores que 15 S-units, comparable ao desempenho de antennas muito maiores.
O LoG serviu como a única antena de receção para essas bandas, alimentando tanto um TS-590SG quanto um dongle SDR usado como panadapter. A antena produz sinal suficiente para “definir o ruído” (fazer com que o ruído de fundo limpe o ruído do receptor) em ambos os dispositivos, mesmo com perda de 3dB de um divisor de sinal.
Isto é uma característica verdadeiramente notável: uma antena que não apenas funciona bem, mas que é tão ruidosa quanto o ambiente circundante, significando que não há perda de desempenho ao se trocar para um segundo receptor.
Para demonstrar o desempenho com receptores muito modestos, Roberts realizou teste com um RTL-SDR (receptor SDR extremamente inexpensivo e popular, não conhecido como device de alto desempenho) conectado ao LoG em uma monitoramento de 24 horas em 40m.
Resultados:
Um teste similar de 24 horas em 80m demonstrou:
Implicação crítica: Um receptor inexpensivo e de baixo desempenho combinado com esta antena de receção capaz superou dramaticamente seu desempenho de linha de base.
Quando receção unidirecional é desejada (digamos, para apuntar especificamente para uma região de DX, como Europa ou Japão), um par de loops pode ser facilmente faseado para fornecer resposta similar a uma Antena Beverage terminada ou uma antena de feixe.
Um exemplo prático de array para operação em 80m consiste em:
Este arranjo cabe confortavelmente em muitos quintais suburbanos.
O array resultante exibe:
Quando cuidadosamente construído, um array como este possui a diretividade de uma grande antena de feixe em altura significativa, ou uma longa Antena Beverage terminada, mas a antena é praticamente invisível no quintal e consome uma fração do espaço.
Um teste específico realizado por Roberts em um evento CQ 160m provou ser particularmente revelatório. Ele fez QSOs (contatos) em 160m tanto com quanto sem preamplificador TS-590 ativado.
Descoberta fundamental: Mesmo em 160m, onde o ganho de padrão é aproximadamente 15dB abaixo do nível em 80m, um preamplificador não era necessário para fazer qualquer contato de 160m.
Enquanto o preamplificador levantava alguns sinais mais fracos, não havia estações tão fracas que requeressem o preamplificador para serem compreendidas.
A métrica crítica para determinar se você precisa de preamplificador é:
Se você ouve um aumento no ruído de banda quando conecta a antena, e uma diminuição quando desconecta, a antena possui ganho suficiente para essa banda.
Esta antena, em suas operações testadas de 160m a 20m, estabelece o ruído de fundo do receptor com sua própria sensibilidade de antena, não com o piso de ruído do receptor. Isso significa que o fator limitante é o ambiente eletromagnético, não o receptor.
A preferência pessoal de Roberts, inclusive em 160m, foi executar com o preamplificador desligado, aproveitando a capacidade da antena de estabelecer o piso de ruído.
Em testes mais recentes do inverno de 2025, Roberts comparou:
O resultado: A configuração com o preamplificador ao ar livre resultou em apenas 4% mais spots recebidos por dia em média, estatisticamente insignificante.
Conclusão prática: Se você decidir usar preamplificador, simplesmente use o do seu rádio. Com um cabo coaxial de boa qualidade entre rádio e transformador da antena, os resultados serão muito próximos do ótimo.
Vários radioamadores com propriedades rurais e extenso espaço disponível inquiriram sobre construção de loops maiores que o padrão de 15 pés.
Para qualquer frequência, fazer um pequeno loop maiorme certamente aumentará o nível de sinal. Se a antena aumentar o nível de ruído quando conectada e diminuir quando desconectada, você já possui sinal suficiente. O objetivo é que a antena estabeleça o nível de ruído de fundo, não o receptor.
Benefícios de loops maiores:
A limitação crítica aparece em bandas mais altas. Conforme um loop se aproxima de 1 comprimento de onda de perímetro, o padrão da antena começa a perder sua simetria. Os lóbulos principais começam a desviar da forma pura lado-a-lado, começando a apontar em outras direções.
Este é um efeito bem documentado em usuários de loops horizontais elevados. Em bandas mais altas que o fundamental daqueles loops, o loop começa a gerar nulos e picos em direções não intencionadas.
Recomendação prática:
Use um loop que seja não mais que uma wavelength de perímetro, ajustado para isolação do fio, na wavelength mais curta na qual você pretende operar.
Como regra geral, isto fornece um comprimento físico que é talvez 90% a 95% de 1λ naquela banda.
Fórmula de cálculo:
L = 936 / f
Onde f é a frequência mais alta (em MHz) que você pretende usar com o loop, e você mantém o perímetro do seu loop menor que o valor L calculado.
Exemplos práticos:
Se você dispõe de espaço genuinamente significativo, considere colocar dois loops de tamanhos diferentes: um maior para bandas mais baixas (160m) e um menor para bandas mais altas (40m). Isto preserva o desempenho de padrão otimizado em cada banda.
Se desejar usar um loop grande em wavelength mais curta, recomenda-se modelá-lo primeiro em ferramenta como EZNEC, para que você saiba o que o padrão parecerá.
A antena Beverage é o comparativo natural para a LoG. Ambas funcionam sobre ou perto do solo e produzem padrões superiores para DX de baixo ângulo.
Antena Beverage:
Loop on Ground:
Desvantagem da LoG:
Vantagem crítica: A LoG oferece desempenho comparável a uma Beverage em uma pequena fração do espaço e do investimento, tornando-a a escolha obvia para a maioria dos radioamadores urbanos.
Um vertical é frequentemente a melhor antena de transmissão disponível para bandas baixas em ambientes urbanos.
Vertical:
Loop on Ground:
Operação ideal: Usar a LoG como antena de recepção dedicada e o vertical como antena de transmissão dedicada. Isto oferece o melhor de ambos os mundos: otimizando cada função especificamente. Roberts opera exatamente desta maneira, com o vertical em local de transmissão preferido, e a LoG em área separada otimizada para recepção.
Antenas de feixe como Hexbeams ou Yagis multi-banda oferecem:
A LoG não compete com estas antenas para aplicações de transmissão. Ela oferece uma alternativa de recepção de baixo custo, baixo perfil que pode ser colocada em áreas não viáveis para antenas de transmissão.
Para operação combinada, a LoG complementa antenas de transmissão, não as substitui.
Em muitos ambientes residenciais, particularmente em comunidades com restrições de antena rigorosas (HOAs, covenants, ou preferências familiares), qualquer antena visível é inaceitável.
A LoG oferece a definição literal de uma antena invisível: um fio coberto por grama, fixado com grampos de paisagismo insignificantes. Ninguém suspeita que há uma antena presente. Para vizinhos observadores, parece como uma seção de jardim completamente normal.
Esta característica de stealth abre a possibilidade de operação de HF em bandas baixas para pessoas que de outra forma seriam completamente impedidas por restrições de antena.
Como a LoG não requer qualquer conexão elétrica ao solo (diferentemente de uma Beverage ou Vertical):
Para experimentadores que desejam avaliar diferentes locações de antena antes de construir uma instalação permanente, a LoG oferece a máxima flexibilidade.
Devido à sua simplicidade, tamanho compacto, e requisitos mínimos de instalação, a LoG é excelente para Field Day e operação portátil.
Um único operador pode instalar e testar um LoG em uma única noite, em múltiplas locações, usando apenas estacas de tenda temporárias em vez de conexões permanentes.
Ao contrário de antenas ressonantes que estão otimizadas para uma banda específica, a LoG funciona em todas as bandas de 160m através de 20m (aproximadamente) com desempenho muito bom. Não há necessidade de reajuste ou sintonização ao trocar de banda.
Este é um simplicidade operacional significativa comparado a antenas que requerem reajuste de sintonia, bobinas de seleção de banda, ou outros mecanismos de comutação.
Componentes de Antena:
Sistema de Alimentação:
Instalação no Solo:
Custo estimado total:
Esta é extraordinariamente econômica comparado ao custo de virtualmente qualquer outra antena de recepção capaz de desempenho similar.
O processo completo pode ser realizado em um único fim de semana.
Após um ano de exposição contínua ao clima (chuva, vento, geada, calor), a LoG de Roberts provou ser extraordinariamente durável.
O fio isolado permanece intacto. O transformador, apesar de estar completamente enterrado em solo e coberto por grama, demonstrou excelente resistência à intrusão de água quando apropriadamente selado.
Embora não seja a preocupação primária de uma antena de recepção, a LoG oferece segurança de raios comparável a uma Beverage: aterramento do escudo coaxial no ponto de entrada da estrutura.
A antena em si não requer aterramento, portanto é completamente eletricamente isolada e apresenta baixo risco de atração de relâmpagos.
Manutenção é essencialmente inexistente:
Embora o Fair-Rite #73 seja o padrão de ouro, outras opções de núcleo podem funcionar:
Seleção de material deve ser baseada nas bandas operacionais pretendidas.
Enquanto um array simples de dois elementos fornece unidirecionalidade, avançados podem considerar:
Alguns experimentadores investigaram adicionar acopladores circulares para polarização circular, embora as vantagens para operação skywave sejam mínimas.
Embora incomum, uma pequena loop posicionada verticalmente produziria padrão fundamentalmente diferente (omnidirecional em azimute com padrão em forma de rosquinha em elevação). Isto seria menos útil para DX de baixo ângulo, mas poderia ser interessante para experimentação.
A LoG é excelente para receptores SDR, como:
Sua saída de baixa impedância se adapta bem aos pré-amplificadores de entrada de SDR, e a ausência de ressonância significa que funciona sem problema em toda a gama de frequências.
A LoG funciona igualmente bem com:
Usando divisores coaxiais simples, a LoG pode alimentar múltiplos receptores ou um transceptor mais um panadapter simultaneamente. Roberts demonstrou isto com sucesso.
Desde a publicação inicial do design LoG em 2016, centenas de radioamadores em todo o mundo construíram versões desta antena. O feedback tem sido consistentemente positivo.
Indivíduos em ambientes urbanos restritivos relatam ter finalmente conseguido capturar sinais DX adequadamente. Operadores rurais relatam que uma pequena LoG às vezes superou suas antenas muito maiores e mais caras.
O design provou ser replicável, durável, e efetivamente transparente em termos de visibilidade de antena.
A Antena Loop on Ground representa uma mudança genuína no paradigma de recepção em bandas baixas. Para radioamadores urbanos e suburbanos—aqueles que não possuem o espaço, os recursos financeiros, ou a permissão para instalar Beverages ou grandes arrays—a LoG oferece uma solução autêntica de classe mundial.
Em um simples fio de 60 pés fixado ao solo com grampos de paisagismo, a LoG entrega:
Mais importante ainda: funcionamento verificado em sinais reais, onde supera consistentemente antenas verticais full-size ao seu redor.
Para qualquer radioamador em banda baixa que enfrente restrições de espaço ou antena, a LoG é a opção obviamente correta. Não é um compromisso ou uma antena “menos que ideal”—é uma solução genuinamente superior para as circunstâncias prevalentes de radioamadores urbanos modernos.
O futuro da recepção em HF para a maioria dos operadores passa por antenas como a LoG. Simples, eficazes, e elegantes na sua economia de espaço, a Loop on Ground prova que o tamanho da antena é certamente não indicador de seu potencial de recepção.
Nota do Editor: Este guia abrangente foi compilado a partir de documentação técnica original de Matt Roberts (KK5JY), modelagem EZNEC, e testes práticos em campo durante mais de uma década de operação. Todos os dados de desempenho citados são baseados em medições práticas confirmadas, não em teoria pura.
Para radioamadores brasileiros interessados em radioamadorismo em bandas baixas, especialmente em ambientes urbanos como São Paulo ou Campinas, a LoG oferece precisamente a solução que permite operação competitiva de DX e contest sem as objeções estéticas ou de espaço que frequentemente impedem tal operação.
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