Mundo da Rádio

 

  Quando se pensa em invenções japonesas que mudaram o mundo, provavelmente vem-nos à memória o Walkman da Sony ou os relógios de pulso de quartzo. Contudo, é quase certo que a esmagadora maioria das pessoas não faz ideia que tem uma invenção japonesa no telhado ou na casa dos vizinhos.

   

  Refiro-me à antena Yagi-Uda, muitas vezes, de forma ingrata, designada simplesmente por antena Yagi - e digo ingrata porque Yagi e Uda foram os responsáveis pela que deverá ser a antena mais comum no mundo. Importa contar um pouco da história destes dois homens e da antena que conceberam.

  Hidetsugu Yagi (1886-1976) era engenheiro eléctrico e professor na Universidade de Tohoku, tendo como assistente Shintaro Uda (1896-1976), quando, em 1926, os dois apresentaram uma antena nova, direccional e relativamente fácil de construir, tendo registado patentes, inclusivamente nos Estados Unidos. Na verdade, importa referir que a antena foi concebida sobretudo pelo Uda, com a contribuição do Yagi, chefe do primeiro.

Hidetsugu Yagi. Fotografia em domínio público (anterior a 1945).

  Vale a pena salientar que, na época, a radiodifusão (na Onda Média, Onda Longa e Onda Curta, bem antes da tecnologia de modulação em frequência (FM) ter sido inventada) estava a dar os primeiros passos em muitos países, as poucas emissões de televisão existentes no mundo ainda eram feitas com recurso a tecnologia mecânica e a electrónica era feita de válvulas (o transístor não havia sido ainda inventado). Apesar das limitações tecnológicas, já existiam aplicações civis e militares onde a nova antena podia ser útil.

Mas… o que é uma antena Yagi-Uda?

  Podemos dizer, de uma forma muito simplificada, despida de termos técnicos complicados de entender por leigos, que uma antena Yagi-Uda é constituída por um dipolo (elemento "A" na imagem mostrada em baixo), por um elemento reflector ("B") e por vários elementos parasitas ("C" na imagem):

  Um cabo de transmissão entre o emissor ou receptor e a antena é ligado ao elemento"A" no ponto "D". Pela configuração da antena ilustrada, o ganho de sinal máximo, que permite a melhor qualidade de recepção ou emissão possível, ocorre para os sinais vindos da direita; se a antena estiver orientada na direcção Oeste-Este, a antena captará melhor os sinais vindos de Leste e os sinais vindos de outras direcções (Norte, Sul, Oeste etc.) terão um desempenho consideravelmente inferior.

   Perguntará o leigo curioso: mas, por que razão há antenas Yagi grandes, com elementos de mais de um metro de comprimento, e antenas Yagi pequenas, com elementos de escassos centímetros? A explicação prende-se com a(s) frequência(s) que se pretende captar (ou irradiar). Por exemplo, no tempo da televisão analógica era (e ainda é, já que muitas não terão sido removidas dos telhados) comum ver, na região Centro de Portugal ou no Alto Minho, antenas Yagi das "grandes" para televisão, usadas para receber o sinal da RTP 1 na banda VHF-I, através dos emissores da Lousã ou do Muro. Já a RTP 2, a SIC e a TVI operavam, na maioria dos emissores e retransmissores, em UHF, exigindo antenas de menor dimensão para serem captadas. Frequências mais baixas (comprimentos de onda superiores) exigem, para um bom desempenho na recepção (ou emissão) antenas maiores e as frequências mais altas (comprimentos de onda menores) implicam antenas mais pequenas.

  Dependendo das características de emissão (polarização), uma antena Yagi de recepção pode funcionar na horizontal ou na vertical, conforme a orientação da antena emissora.

Antenas algures no leste da Alemanha: em cima, antena para sinais de TV em UHF; em baixo: antena Yagi-Uda para a recepção de televisão na banda I da VHF, instalada na vertical porque o emissor (analógico) da ARD em Ochsenkopf operava com polarização vertical. Imagem da autoria de Keulowitche e disponibilizada na Wikimedia Commons sob licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional (CC BY-SA 4.0).

  A primeira utilização massiva de antenas Yagi foi nos sistemas de radar aerotransportados, durante a II Guerra Mundial. Vários países, incluindo os Estados Unidos, o Reino Unido, a Alemanha, entre outros, beneficiaram das vantagens da antena japonesa. Ironicamente, muitos engenheiros de radar nipónicos não faziam a mínima ideia de que a antena tinha sido desenvolvida no país, até quase ao final da guerra. Tal desconhecimento devia-se, entre outros factores, à rivalidade entre o Exército e a Marinha do país do sol nascente, bem vincada na época.

  As autoridades militares japonesas tomaram conhecimento da tecnologia pela primeira vez depois da ocorrência da Batalha de Singapura, quando capturaram as anotações de um técnico de radar britânico que mencionava "antena yagi".  Os oficiais de inteligência japoneses nem sequer reconheceram que Yagi era um nome japonês neste contexto. Questionado, o técnico disse tratar-se de uma antena com o nome de um professor japonês.

  Sistema de antenas Yagi-Uda utilizado no nariz dos aviões Messerschmitt Me 110 G-4 da Força Aérea alemã, para o funcionamento dos radares FuG 220 e FuG 202. A fotografia terá sido tirada em Agosto de 1945.

  Após o término da II Guerra Mundial, a popularização da televisão em muitos países fez com que, cada vez mais, fossem instalados  mastros com antenas Yagi-Uda nos telhados das casas. Também nos locais de recepção difícil das rádios em FM, as antenas Yagi ajudavam a melhorar consideravelmente a situação. Ao ser uma antena direccional, a Yagi permite captar melhor o sinal vindo da direcção para a qual está apontada, atenuando as interferências dos sinais vindos de outras direcções. O facto de poder ter também um ganho razoável a elevado permite melhorar a recepção de sinais de televisão ou rádio muito fracos.

Antenas Yagi-Uda nos telhados das casas de Aigues-Mortes, na França. Note-se que uma das antenas no centro da imagem não é Yagi, é uma antena de painel, mas todas as outras são baseadas na antena Yagi original. Fotografia da autoria do utilizador "Luk" e disponibilizada na Wikimedia Commons sob licença "Licence Art Libre".

No que diz respeito à rádio, a antena Yagi é usada não apenas pelos ouvintes mas também, por vezes, pelas próprias estações de rádio, sobretudo nos centros emissores ou nos retransmissores. Quando um determinado emissor é alimentado pelo áudio da emissão FM de outro emissor, uma antena Yagi reduz significativamente o risco da qualidade de recepção ser afectada por interferências de outras estações na mesma frequência ou nas frequências adjacentes, sejam interferências permanentes ou ocasionais (devido a condições de propagação que permitem a recepção de estações distantes).

  A antena é amplamente usada não apenas em aplicações militares ou profissionais, cujas comunicações são, em teoria, vedadas ao público em geral, como é igualmente empregue para outros fins. Muitos radioamadores utilizam antenas Yagi de grandes dimensões para comunicar via HF (Onda Curta) a milhares de quilómetros ou antenas mais pequenas para conversar a dezenas de quilómetros em VHF, entre outros exemplos.

Um interessante conjunto de antenas Yagi pertencente ao radar P-12 do exército sérvio. Fotografia da autoria de Srđan Popović e disponibilizada na Wikimedia Commons sob licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 3.0 Não Adaptada (CC BY-SA 3.0).

Antena Yagi de grandes dimensões, provavelmente utilizada por radioamadores. Imagem da autoria de Aarchiba (domínio público).

  Com a chegada ao mercado de novas tecnologias, começou a haver situações onde uma antena Yagi-Uda ainda é útil quase 100 anos depois de ser apresentada ao mundo. Nos locais onde a rede de telemóvel é fraca ou o sinal de Wi-Fi deixa muito a desejar, uma antena Yagi pode marcar a diferença entre não conseguir realizar chamadas ou navegar na Web e conseguir desfrutar das novas tecnologias com o mínimo de qualidade. Claro que uma antena não faz milagres, mas uma antena adequada pode ajudar muito.

Antena Yagi-Uda artesanal instalada num router Wi-Fi para melhorar o sinal da rede. Fotografia da autoria de LordOider e disponibilizada sob licença CC0 1.0 Universal (CC0 1.0) Dedicação ao Domínio Público.

  Resumindo, a Yagi-Uda é um tipo de antena que ainda tem milhares de aplicações, umas mais óbvias, outras menos conhecidas, mas que têm em comum o facto de, com maiores ou menores variações, mercê das exigências técnicas, o princípio de funcionamento das antenas Yagi mantém-se o mesmo há praticamente um século.