Por Renato Dutra Pereira Filho
No “episódio” de hoje, definiremos freqüência crítica, clássica MUF e simplesmente MUF.
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Tabela de MUF gerada quase em tempo real
OTIMIZANDO COMUNICAÇÔES EM HF
Uma ampla faixa de freqüências de ondas curtas quando transmitidas verticalmente irão retornar para a Terra através da ionosfera. A freqüência mais alta que retorna para cada camada da ionosfera é chamada freqüência crítica daquela camada. Mas para transmitir um sinal a longas distâncias, como requerido nas comunicações via rádio, a onda de rádio deve deixar a antena transmissora em um ângulo tal que a onda alcance a ionosfera de maneira oblíqua. O ângulo de radiação apropriado, bem como a freqüência ótima para ser usada sob um determinado caminho, depende de muitos fatores, incluindo a altura da camada refletora, a extensão na qual a mesma está eletrificada e a distância entre os locais de transmissão e recepção. Além disso, existe a relação entre essa freqüência ótima e a freqüência crítica. O conhecimento das relações existentes entre a freqüência crítica, altura de camada, ângulo de radiação, comprimento do caminho, etc, são fundamentais para entender os princípios das comunicações em longas distâncias através de ondas curtas.
RELAÇÕES TRIGONOMÉTRICAS
Para começar, existe uma relação trigonométrica simples entre as freqüências críticas medidas verticalmente, a altura da ionosfera na qual a reflexão ocorre, e o ângulo ótimo de radiação e a freqüência requerida para uma transmissão de longa distância. Esta relação é expressa pela equação: F=f0 . sen a (eq. 1) na qual: f é a freqüência de sinal equivalente para transmissão oblíqua; f0 é a freqüência crítica a é o ângulo de radiação para a transmissão oblíqua.
Usando a geometria é possível obter uma equação que permite uma solução mais direta para a freqüência ótima requerida para transmissões de longa distância:
f = f0 . ( (D^2/4*h^2)+1)^1/2 (eq. 2)
na qual f é a freqüência ótima de transmissão para a distância de transmissão D f0 é a freqüência crítica h é a altura da camada onde a reflexão ionosférica ocorre (D e h devem estar na mesma unidade de medida, quilômetros, por exemplo).
As equações acima são importantes por que dadas à freqüência crítica e a altura da ionosfera, e conhecendo a distância entre os locais de transmissão e recepção, é possível determinar a freqüência mais alta que a ionosfera irá suportar ao longo deste caminho de transmissão. Esta freqüência, f nas equações 1 e 2 é chamada de freqüência máxima observável (MOF) ou a clássica freqüência máxima utilizável (maximum usable frequency, MUF em inglês).
Chamaremos nesse texto esse valor de “clássica MUF”. É IMPORTANTE não confundir os valores desse valor de MUF com os valores de MUF produzidos a partir de programas computacionais de predição, os quais são valores médios de MUF calculados a partir de dados de longos períodos de tempo. Voltaremos a discutir bastante esse assunto. Para uma onda de rádio ser refletida entre dois pontos distantes via ionosfera a sua freqüência deve ser igual ou menor que a clássica MUF.
Quando a freqüência de operação excede o valor da clássica MUF, a ionização no ponto onde o sinal refletiria de volta à Terra não é suficiente para refletir o sinal, e o mesmo é perdido para o espaço.
CÁLCULO DA MÁXIMA FREQÜÊNCIA UTILIZÁVEL (MUF).
Devido ao fato da clássica MUF ser relacionada diretamente a freqüência crítica, seu valor é função da intensidade da ionização da atmosfera superior terrestre. Para um dado percurso de transmissão, a clássica MUF segue as mesmas variações da freqüência crítica, de acordo com o período do dia, estação, posição geográfica e variações cíclicas. Durante os períodos de alta atividade solar os valores de clássica MUF são aproximadamente DUAS vezes superiores aqueles de períodos de baixa atividade solar.Você já deve ter notado que no cálculo do valor da clássica MUF não entra a potência de irradiação.
A ionosfera apresenta densidade eletrônica suficiente para refletir o sinal de volta para a Terra, ou o sinal é perdido para o espaço. Esse fato depende somente da freqüência em questão e da densidade eletrônica da ionosfera. Esta situação se aplica para a propagação “normal” de ondas curtas, mas não se aplica ao caso de reflexões dispersas (“scatter”) que podem ocorrer em condições anormais, ou quando a potência de transmissão é da ordem de centenas de kilowatts. Nestes dois casos a potência de transmissão entrará no cálculo da clássica MUF.
A clássica MUF é uma grandeza muito importante em radio comunicações, mas é extremamente difícil de predizer. No entanto, métodos relativamente simples foram desenvolvidos para predizer um valor médio.
É este valor que é mencionado simplesmente como MUF (maximum usable frequency).Gráficos de contorno contendo valores para todo o mundo de freqüências críticas preditas para a camada F2 (usando a simbologia f0F2), contém os valores preditos de MUF calculados para a distância padronizada de 4000 km.
No próximo “episódio”, explicaremos de que maneira a ionização de determinada camada da ionosfera pode ser prejudicial à propagação de ondas de rádio.
* Artigo publicado no Boletim @tividade DX produzido pelo DX Clube do Brasil
