Antena VHF vs Antena UHF

Nos sistemas de comunicação modernos, as antenas são componentes essenciais que permitem a transmissão e receção de ondas de rádio a várias frequências. As antenas de frequência muito alta (VHF) e de frequência ultra alta (UHF) são duas variedades populares que satisfazem uma série de exigências de comunicação.

A Antena UHF é um dispositivo destinado a receber e transmitir sinais na banda UHF, que se situa normalmente entre 300 MHz e 3 GHz. A UHF é menos eficaz quando passa através de obstruções próximas, uma vez que as suas ondas de frequência são mais curtas. Estas antenas são utilizadas em várias aplicações, incluindo,

• Radiodifusão televisiva
• Comunicações sem fios
• Telemóveis
• GPS
• Comunicação por satélite
• Sistemas de radar

Uma antena fabricada para receber e transmitir sinais na banda de frequências muito altas é conhecida como Antena VHF. Esta gama de frequências abrange 30 a 300 MHz e é utilizada, entre outras coisas, para

• Radioamadorismo
• Rádio comercial
• Transmissões televisivas
• Serviços de rádio

Existem vários tipos diferentes de antenas VHF, incluindo Yagi VHFAs antenas de plano de terra, dipolo e de terra. Cada tipo de antena tem caraterísticas únicas de directividade e largura de banda, que são uma parte essencial da antena e necessárias para uma comunicação bem sucedida na gama VHF. As ondas VHF penetram e difractam melhor em torno de obstáculos.

Neste artigo, discutiremos as antenas UHF e VHF e as caraterísticas que frequentemente influenciam a seleção, como a largura de banda, a penetração do sinal, o alcance da comunicação, etc.

O que significa UHF e VHF?

Os termos UHF e VHF referem-se a diferentes regiões do espetro de radiofrequências. VHF significa Very High Frequency (Frequência muito alta), abrangendo uma gama de 30 MHz a 300 MHz, e UHF significa Ultra High Frequency (Frequência ultra alta), que vai de 300 MHz a 3 GHz. Estas bandas de frequência são utilizadas para uma variedade de aplicações de comunicação.

As frequências VHF são frequentemente adequadas para aplicações que requerem comunicações de longo alcance, especialmente em áreas abertas com menos obstruções, como ambientes rurais ou exteriores. Os sinais VHF podem percorrer longas distâncias com menos atenuação, o que os torna ideais para emissões de rádio e comunicações marítimas.

A UHF, por outro lado, opera em frequências mais altas e oferece uma largura de banda maior, o que a torna mais adequada para aplicações que exigem altas taxas de dados. Estas incluem Wi-Fi, GPS, comunicações celulares e transmissão de TV.

Gama de frequências diferentes

A gama de frequências é a principal diferença entre UHF e VHF. Como já foi referido, o UHF tem uma gama de frequências de 300 MHz a 3 GHz e o VHF tem uma gama de frequências de 30 MHz a 300 MHz. Em comparação com VHF, as ondas de rádio UHF são mais pequenas. Isto indica que uma receção mais ampla é produzida por ondas mais pequenas vistas nas frequências UHF. Por conseguinte, é mais provável que os sinais UHF passem pelas paredes dos edifícios e pelas árvores.

Os comprimentos de onda mais longos são encontrados em VHF e o alcance é maior devido à baixa atenuação do sinal. Apesar de ter um alcance de comunicação mais pequeno, a tecnologia UHF permite uma maior largura de banda e suporta aplicações que exigem velocidades de transmissão de dados mais rápidas através de antenas UHF.

A duração da bateria de UHF e VHF é outra diferença. O UHF requer uma maior duração da bateria devido à sua frequência mais elevada.

Utilizações comuns da antena VHF

As antenas VHF são fornecidas numa variedade de formas e tamanhos para corresponder à sua gama diversificada de utilizações. Uma delas é a antena dipolo, que é utilizada como antena VHF de interior e é por vezes designada por "orelhas de coelho" devido ao seu aspeto. A flexibilidade das antenas VHF permite que sejam utilizadas em muitas aplicações de comunicação diferentes devido ao seu excecional alcance e capacidade de atravessar barreiras naturais, como edifícios.

1. Rádio e televisão FM

Para a radiodifusão FM, a gama de frequências padrão é VHF, o que permite uma transmissão de áudio nítida a longas distâncias. As frequências VHF são amplamente utilizadas pelas estações de televisão, especificamente para a transmissão de canais de televisão analógicos.

2. Comunicações marítimas

Os rádios VHF proporcionam uma ligação fiável em mar aberto, tornando-os essenciais para a comunicação entre embarcações e estações em terra.

3. Comunicação no sector da aviação

O VHF é utilizado nas comunicações aeronáuticas e no controlo do tráfego aéreo para assegurar uma comunicação coerente e clara entre os pilotos e o solo.

4. Radioamador (Ham)

Os radioamadores utilizam normalmente a frequência VHF para as comunicações locais, sobretudo nas zonas menos urbanas, uma vez que os sinais podem atingir grandes distâncias.

5. Telemetria e Deteção remota

O VHF pode ser utilizado quando é necessária uma transmissão de sinal de longo alcance para aplicações de deteção remota, como o seguimento da vida selvagem e a monitorização ambiental.

Utilizações comuns da antena UHF

A banda UHF do espetro eletromagnético é utilizada em antenas UHF, tanto para a receção como para a transmissão de sinais. Têm sido utilizadas em muitos contextos diferentes. Seguem-se as aplicações mais comuns,

1. Segurança pública e serviços de emergência

As antenas UHF são principalmente utilizadas por funcionários da segurança pública, como bombeiros, polícia e serviços de emergência médica, para manter a comunicação numa área alargada.

2. Comunicação móvel

As antenas UHF são utilizadas em telemóveis e redes celulares para garantir uma comunicação e conetividade fiáveis.

3. Comunicação sem fios

Utilizados em sistemas de comunicação sem fios, como Wi-Fi, Bluetooth e routers sem fios. Ajudam a transmitir e a receber dados em distâncias curtas.

4. Rádio

As transmissões de rádio na banda de frequência UHF são recebidas e transmitidas utilizando antenas UHF. Os walkie-talkies, os rádios bidireccionais e outros dispositivos de comunicação sem fios pertencem a esta categoria.

5. Televisão

As emissões de televisão em direto, nomeadamente as dos canais da banda UHF, são recebidas com estas antenas.

6. Segurança

As antenas UHF permitem a transmissão sem fios de dados de áudio e vídeo e estão integradas em sistemas de segurança e vigilância.

7. RFID (Identificação por radiofrequência)

Os sistemas RFID, que são frequentemente utilizados para gestão de activos, controlo de acesso e rastreio de inventário, utilizam antenas UHF para ler e escrever dados em etiquetas RFID.

8. Comunicação por satélite

As tecnologias de comunicação por satélite, como a televisão por satélite e os serviços de Internet, requerem antenas UHF.

Vantagens das antenas VHF

Propagação de sinais: Os comprimentos de onda das emissões em VHF são comparativamente mais longos. Este facto aumenta a distância a que as transmissões VHF podem chegar quando existem mais espaços abertos e menos obstáculos, como árvores e edifícios. As frequências mais baixas são incapazes de penetrar mais profundamente em objectos sólidos. Assim, a VHF é uma boa ferramenta de comunicação para ambientes exteriores e rurais. Uma vez que são compostas por frequências mais baixas, a perda de energia durante a transmissão é comparativamente baixa.

Área de cobertura: O VHF é útil para fornecer cobertura em áreas geográficas maiores com menos repetidores de rádio ou infra-estruturas devido ao seu maior alcance. Por este motivo, é acessível para necessidades de comunicação em áreas amplas, como serviços florestais, aplicação da lei em zonas rurais e missões de busca e salvamento.

Baixa potência: Os dispositivos VHF consomem menos energia do que os dispositivos UHF, o que é vantajoso para aplicações que necessitam de uma bateria de longa duração.

Custo: As antenas VHF são a melhor escolha para sistemas de comunicação em grande escala, uma vez que a sua produção e manutenção são frequentemente menos dispendiosas.

Vantagens das antenas UHF

Alta taxa de dados: Nas antenas UHF, é possível obter uma taxa de dados mais elevada. Isto permite que a UHF seja utilizada em aplicações que necessitam de dados em tempo real.

Compatibilidade com sinais digitais: As frequências UHF são amplamente utilizadas pelo sector da radiodifusão para transmissões de rádio e televisão. Uma vez que as transmissões televisivas UHF podem transportar mais informação do que os sinais VHF, a qualidade da imagem e do som é superior. Para garantir uma transmissão e receção claras dos sinais de televisão, muitos países reservaram canais UHF específicos para a radiodifusão televisiva.

Mais canais: As bandas de frequência UHF podem acomodar um maior número de canais em comparação com as bandas de frequência VHF. Isto permite mais opções e variedade em termos de canais de televisão e estações de rádio disponíveis.

Aplicações militares: Os militares também utilizam a tecnologia de antena UHF para radares e sistemas de comunicação seguros. Uma vez que as antenas UHF têm uma gama de alta frequência que permite a transmissão de mais dados. Trata-se de uma ferramenta ideal para operações militares que exigem uma comunicação segura e fiável.

Limitações das antenas VHF

Em VHF, a qualidade do sinal pode ser afetada por interferências de outros equipamentos electrónicos que se encontram em frequências VHF. O ruído estático, a deterioração do sinal e, em determinadas situações, até a perda total do sinal podem resultar deste tipo de interferência.

São necessárias antenas maiores para comprimentos de onda mais longos, o que pode não ser viável para aplicações portáteis ou pequenas. Por exemplo, para obter o melhor desempenho, uma antena VHF de radiodifusão pode precisar de ter alguns metros de comprimento.

Os sinais VHF têm dificuldade em atravessar edifícios em ambientes urbanos congestionados, o que pode levar a uma cobertura deficiente em ambientes interiores. Os sinais VHF sofrem uma forte atenuação do sinal (enfraquecimento) quando entram em contacto com estas obstruções. Isto resulta em "pontos mortos", onde o sinal é demasiado fraco para ser útil, e numa má receção no interior.

Como a VHF permite normalmente velocidades de transmissão inferiores às da UHF, não é adequada para aplicações de elevado débito de dados. A VHF tem uma gama de frequências mais baixa do que a UHF, o que reduz a quantidade de dados que podem ser enviados numa unidade de tempo.

Limitações das antenas UHF

Alcance mais curto: Em geral, quando se utilizam bandas UHF, são necessárias mais estações de base ou estações repetidoras para cobrir a mesma área. Isto aumenta o custo de implantação e a complexidade, o que limita a utilização de antenas UHF em grandes sistemas.

Maior atenuação: Uma vez que a energia consumida pelas bandas de alta frequência é relativamente elevada, os sinais UHF são mais susceptíveis à atenuação, o que pode reduzir a intensidade do sinal. Isto resulta numa perda notável de transmissão.

Quando a linha de visão não é alcançada, a UHF é menos eficaz para a comunicação a longa distância, o que restringe a sua utilização em algumas aplicações. Os sinais UHF viajam normalmente em linhas rectas, ao contrário dos sinais VHF.

Em algumas aplicações, os dispositivos UHF podem necessitar de mais energia para manter uma boa comunicação a longas distâncias, afectando a vida útil da bateria. Os sinais UHF requerem mais potência para chegar ao recetor devido à sua frequência mais elevada, o que resulta em maiores perdas de propagação.

Critérios de seleção da antena

Antes de selecionar uma antena adequada para a sua aplicação específica, poderá ter de considerar alguns aspectos.

Como uma das coisas mais importantes, é importante avaliar o local onde pretende instalar uma antena. As antenas interiores estão disponíveis para VHF e UHF. Por exemplo, as "orelhas de coelho" em forma de V são feitas para detetar frequências VHF. Além disso, a maioria das antenas interiores de painel plano são perfeitas para captar transmissões UHF.

No entanto, mesmo que se diga que algumas antenas de interior são capazes de receber sinais VHF e UHF, é muito duvidoso que consigam receber bem sinais VHF de baixa frequência.

Seguem-se alguns critérios importantes a considerar ao escolher entre antenas VHF e UHF:

A decisão entre VHF e UHF dependerá da natureza da aplicação, como a radiodifusão, as comunicações móveis ou as aeronaves. As aplicações de comunicação de longo alcance utilizam frequentemente VHF, mas as tarefas com grande volume de dados são melhor servidas por UHF.

A escolha também depende do ambiente em que a antena será utilizada. Devido à sua maior penetração e alcance, a UHF é mais adequada para ambientes urbanos densos, enquanto a VHF é mais adequada para espaços abertos e locais rurais.

O VHF é a melhor escolha se a aplicação exigir uma comunicação a longa distância. Para aplicações de curto alcance que exigem taxas de dados mais elevadas, deve ser utilizado UHF.

Um dos factores mais importantes é o tamanho da antena. As antenas UHF são mais compactas e leves, pelo que são adequadas para aplicações móveis e dispositivos portáteis. Devido ao seu grande tamanho, as antenas VHF são utilizadas em sistemas fixos ou montados em veículos.

As antenas UHF são recomendadas para aplicações como streaming e comunicação digital que requerem taxas de transmissão de dados mais elevadas. As antenas VHF são uma melhor opção para a transmissão direta de voz em longas distâncias.

Conclusão

Até agora, discutimos as principais diferenças entre UHF e VHF que deve ter em conta ao selecionar a antena certa para as suas aplicações. Devido às diferenças nas suas gamas de frequência, potência e limitações, as antenas VHF e UHF têm casos de utilização específicos. Enquanto a UHF tem um bom desempenho em tarefas de alta taxa de dados em situações urbanas, a VHF é mais adequada para comunicações de longo alcance e aplicações externas. Uma escolha inteligente pode ser apoiada pelo conhecimento das variações no consumo de energia, largura de banda, penetração de sinal, tamanho e alcance.

Assim, no final, o ambiente envolvente em que está a fixar a antena, o contexto da aplicação e os requisitos de comunicação específicos determinarão qual a melhor antena. A escolha certa entre VHF e UHF proporcionará à sua aplicação um melhor desempenho e fiabilidade no caso de utilização especificado, quer se trate de comunicações móveis, segurança pública, aviação ou aplicações marítimas.