Uma nova antena controlada por reatância com polarização horizontal

Abstract

With the broadcast TV digitalization in Brazil, the degradation effects in the digital signals caused by the multipath phenomena can be noticed by the user and this phenomenon has such a severity which is typical in an urban high concentration scenario in tropical zones. The multipath effect is one of the most limiting factors of wireless digital transmission systems performance, especially for systems which operate with high data rate. These effects are minimized in the digital receiver through a channel deconvolution process. Usually, multicarrier systems use frequency-domain deconvolution (e. g. channel estimation and compensation) and single carrier systems use time-domain deconvolution (e. g. adaptive equalization). Not rarely occurs a wireless system scenario which is so intensely adverse – like the one who occurs into big urban Brazilian centers – that neither the time-domain nor frequency-domain channel deconvolution process are sufficiently enough so that it can be obtained a low bit error rate in the digital receiver. In DTV case, generally this implies in an erratic and/or intermittent sound and image reception. In function of this insufficiency of the time-domain and frequency-domain deconvolution processes for adverse operation scenarios, is being proposed in other recent works that the channel deconvolution process be extended to the space-domain through the use of smart antennas. A smart antenna is capable of improving the received signal quality, contributing with the channel equalizer/compensator channel, because it minimizes the many interfering signals which comes from different directions to the receiver (e. g. minimizes the multipath effect) generated by the reflection points in the channel transmission. Briefly, a smart antenna identifies, selects and acts among the many received signals from different spatial directions with the objective of attenuate the interfering signals in relation to the main signal. In this context, the present dissertation proposes a reactance-controlled smart antenna for DTV signal reception, named ISRAEL (Intelligent Steerable Reactive Array plus Electric Loop). Differently of other reactance-controlled smart antennas operation mode, which are sensible to the vertical component of the electric field, the antenna proposed in this work is sensitive to the horizontal component of the electric field, and is also capable of eliminate the interfering signal by generating a null in its radiation field, and this null is steerable along a 360º contour line. This is a significant differential of the introduced proposal, as the Brazilian transmitted signal is horizontally polarized.

Com a digitalização do broadcasting de TV aberta no Brasil, os efeitos de degradação do sinal digital por ação do fenômeno denominado multipercurso começam a ser observados pelo usuário, fenômeno cuja severidade é típica do cenário de operação de altas concentrações urbanas em zonas tropicais. O efeito do multipercurso é um dos fatores mais limitantes da performance de sistemas de transmissão digital wireless, em especial para sistemas que operam sob alta taxa de transmissão. Os efeitos do multipercurso são minimizados no receptor digital através de um processo de desconvolução do canal. Em geral, sistemas multiportadora utilizam desconvolução no domínio freqüência (i. e., estimação e compensação de canal) e sistemas de portadora única utilizam desconvolução no domínio tempo (i. e., equalização adaptativa). Ocorre, não raro, o cenário de operação de um sistema wireless ser tão intensamente adverso – como aquele que ocorre nos grandes centros urbanos brasileiros – que a desconvolução de canal no tempo ou freqüência são insuficientes para que se obtenha uma taxa de erro de bits suficientemente baixa no receptor digital. No caso de um sistema para TV digital, em geral isto implica em recepção de som e imagem erráticos e/ou intermitentes. Em função desta insuficiência dos processos de desconvolução de canal no domínio tempo ou domínio freqüência para cenários de operação adversos, têm sido proposto em diversos trabalhos recentes que o processo de desconvolução de canal seja estendido para o domínio espacial através do uso de antenas inteligentes (smart antennas). Uma antena inteligente é capaz de melhorar a qualidade do sinal recebido, contribuindo com o equalizador/compensador de canal, porque minimiza o efeito dos inúmeros sinais interferentes que incidem de diversas direções no receptor (i. e., minimiza o efeito do multipercurso) gerados em conseqüência de pontos de reflexão no canal de transmissão. Resumidamente, uma antena inteligente identifica, seleciona e atua direcionalmente entre os diversos sinais recebidos de diversas direções espaciais visando atenuar os sinais interferentes em relação ao sinal desejado. Neste contexto, o presente trabalho propõe uma antena inteligente controlada por reatância para recepção de sinais de TV digital, denominada ISRAEL (Intelligent Steerable Reactive Array plus Electric Loop). Diferentemente do modo de operação das antenas inteligentes usuais controladas por reatância, que são sensíveis à componente vertical do campo elétrico, a antena proposta neste trabalho é sensível à componente horizontal do campo elétrico e é capaz de eliminar um sinal interferente através de um nulo em seu diagrama de irradiação, nulo que é posicionável ao longo de um contorno de 360°. Este é um diferencial significativo da proposta aqui apresentada, na medida em que o sinal digital transmitido em território nacional é polarizado horizontalmente.