{"id":132,"date":"2009-10-26T15:39:19","date_gmt":"2009-10-26T18:39:19","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.sarmento.eng.br\/2009\/10\/26\/como-os-sinais-das-emissoras-de-radio-em-ondas-curtas-alcancam-o-mundo-inteiro\/"},"modified":"2009-10-30T16:29:14","modified_gmt":"2009-10-30T19:29:14","slug":"como-os-sinais-das-emissoras-de-radio-em-ondas-curtas-alcancam-o-mundo-inteiro","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/?p=132","title":{"rendered":"Como os sinais das emissoras de radio em ondas curtas alcan\u00e7am o mundo inteiro?"},"content":{"rendered":"

Conceito B\u00e1sico de Radia\u00e7\u00e3o Eletromagn\u00e9tica e Ondas<\/strong><\/p>\n

Em primeiro lugar, devemos definir o que s\u00e3o ondas eletromagn\u00e9ticas e radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica, para chegarmos na particular a faixa de freq\u00fc\u00eancias denominadas de Alta Freq\u00fc\u00eancia.<\/p>\n

As ondas eletromagn\u00e9ticas s\u00e3o uma combina\u00e7\u00e3o de um campo el\u00e9trico e de um campo magn\u00e9tico que se propagam simultaneamente atrav\u00e9s do espa\u00e7o transportando energia. A luz vis\u00edvel por exemplo, cobre apenas uma pequena parte do espectro de radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica poss\u00edvel. O conceito de ondas eletromagn\u00e9ticas foi postulado por James Clerk Maxwell e confirmado experimentalmente por Heinrich Hertz. <\/p>\n

E uma de suas principais aplica\u00e7\u00f5es \u00e9 a transmiss\u00e3o de ondas de r\u00e1dio, que transportam informa\u00e7\u00e3o, tal como a voz humana, m\u00fasica, sinais de todos os tipos, como transmiss\u00e3o de fax, imagens, v\u00eddeo e tudo aquilo que as ondas de r\u00e1dio podem transportar.<\/p>\n

Por sua vez, o que denominamos de radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica \u00e9 composta por ondas que se propagam pelo espa\u00e7o, algumas das quais s\u00e3o percebidas pelo olho humano como luz. A radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica comp\u00f5e-se de um campo el\u00e9trico e um magn\u00e9tico, que oscilam perpendicularmente um ao outro e \u00e0 dire\u00e7\u00e3o da propaga\u00e7\u00e3o de energia. A radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica \u00e9 classificada de acordo com a freq\u00fc\u00eancia da onda, que em ordem crescente por freq\u00fc\u00eancia da onda s\u00e3o: ondas de r\u00e1dios, microondas, radia\u00e7\u00e3o terahertz (Raios T), radia\u00e7\u00e3o infravermelha, luz vis\u00edvel, radia\u00e7\u00e3o ultravioleta, Raios-X e Radia\u00e7\u00e3o Gama.<\/p>\n

Um importante aspecto da natureza das ondas \u00e9 a freq\u00fc\u00eancia. A freq\u00fc\u00eancia de uma onda \u00e9 sua taxa de oscila\u00e7\u00e3o e \u00e9 medida em Hertz, a unidade SI (Sistema Internacional) de freq\u00fc\u00eancia, onde um hertz \u00e9 igual a uma oscila\u00e7\u00e3o por segundo. No caso da luz que \u00e9 uma onda, normalmente tem um espectro de freq\u00fc\u00eancias que somados juntos formam a onda resultante. Diferentes freq\u00fc\u00eancias formam diferentes \u00e2ngulos de refra\u00e7\u00e3o. <\/p>\n

\"Espectro<\/p>\n

Uma onda consiste nos sucessivos baixos e altos e a dist\u00e2ncia entre dois pontos altos ou baixos \u00e9 chamado de comprimento de onda. Ondas eletromagn\u00e9ticas variam de acordo com o tamanho, de ondas de tamanhos de pr\u00e9dios a ondas gama pequenas menores que um n\u00facleo de um \u00e1tomo. A freq\u00fc\u00eancia \u00e9 inversamente proporcional ao comprimento da onda, de acordo com a equa\u00e7\u00e3o:<\/p>\n

V = f \u03bb<\/p>\n

Onde v \u00e9 a velocidade da onda, f \u00e9 a freq\u00fc\u00eancia e \u03bb (lambda) \u00e9 o comprimento da onda. Na passagem de um meio material para o outro, a velocidade da onda muda, mas a freq\u00fc\u00eancia permanece constante<\/p>\n

Ondas de R\u00e1dio \u2013 Alta Freq\u00fc\u00eancia <\/strong><\/p>\n

A regi\u00e3o das ondas de r\u00e1dio estende-se desde alguns hertz at\u00e9 aproximadamente (10)9 Hz (comprimento de onda de muitos quil\u00f4metros at\u00e9 mais ou menos 30 cm).<\/p>\n

Assim, temos a banda (ou faixa) de Ondas M\u00e9dias (em ingl\u00eas MW \u2013 Medium Waves), utilizadas para transmiss\u00e3o de emissoras de radiodifus\u00e3o, o popular \u201cAM\u201d que se inicia em 530 kHz at\u00e9 1700 kHz. <\/p>\n

J\u00e1 dentro da faixa de VHF (Very High Frequency) especificamente compreendida entre em 88 MHz at\u00e9 108 MHz est\u00e3o as emissoras de radiodifus\u00e3o em FM (Freq\u00fc\u00eancia Modulada). Tamb\u00e9m dentro da faixa de VHF est\u00e3o outros sistemas de r\u00e1dio, como os canais baixos da Televis\u00e3o indo at\u00e9 a faixa de UHF (Ultra High Frequency) onde est\u00e3o os canais altos da TV e outros sistemas de r\u00e1dio.<\/p>\n

A faixa de Alta Freq\u00fc\u00eancia compreende o intervalo de 3000 kHz at\u00e9 30000 kHz, e \u00e9 conhecida tamb\u00e9m como Ondas Curtas \u00e9 de nosso particular interesse.<\/p>\n

\u00c9 na faixa de ondas curtas \u00e9 que ocorrem as transmiss\u00f5es de radiodifus\u00e3o regional e internacional, e esta faixa de freq\u00fc\u00eancias, sofre influencia direta do Sol e da hora do dia, em rela\u00e7\u00e3o a seu alcance e qualidade do sinal.<\/p>\n

E em termos gerais, as ondas de r\u00e1dio sofrem influencia direta das radia\u00e7\u00f5es emitidas pelo Sol, que \u00e9 a estrela principal de nosso sistema Solar, e fornece toda a gama conhecida de radia\u00e7\u00f5es eletromagn\u00e9ticas, luz, Raios X, ultravioleta e etc.<\/p>\n

E a intera\u00e7\u00e3o do Sol com nosso planeta Terra \u00e9 o respons\u00e1vel em \u00faltima instancia pelo que podemos utilizar em termos de sinais de r\u00e1dio, inclusive nos modernos sistemas de sat\u00e9lite de comunica\u00e7\u00f5es e at\u00e9 no sistema de posicionamento global GPS.<\/p>\n

Ionosfera<\/strong><\/p>\n

A ionosfera \u00e9 a parte superior da atmosfera, que se estende a partir de aproximadamente 50 km at\u00e9 2000 km acima da superf\u00edcie da Terra. A parte que temos interesse em particular para transmiss\u00e3o de sinais eletromagn\u00e9ticos s\u00e3o os 500 km mais baixos. Na ionosfera, a radia\u00e7\u00e3o do Sol (primordialmente Raios-X, ultravioleta e part\u00edculas) bombardeia as mol\u00e9culas de g\u00e1s e causa a libera\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons deste. Estes s\u00e3o chamados de \u201cel\u00e9trons livres\u201d e apresentam carga negativa. As mol\u00e9culas que perdem el\u00e9trons se tornam carregados positivamente O nome dado para mol\u00e9culas ou \u00e1tomos carregados \u00e9 \u201c\u00edons\u201d e estes \u00edons positivos \u00e9 o que \u00e9 posteriormente chamado de ionosfera. Os el\u00e9trons livres e \u00edons fazem com que a radia\u00e7\u00e3o de alta freq\u00fc\u00eancia que est\u00e1 se movendo para cima ser refletida de volta a Terra, um efeito chamado de refra\u00e7\u00e3o. Esta flex\u00e3o permite que os sinais viajem de volta at\u00e9 a superf\u00edcie da terra em alcance de bem acima da linha do horizonte, conferindo a radia\u00e7\u00e3o de alta freq\u00fc\u00eancia sua caracter\u00edstica \u00fanica de alcan\u00e7ar longas dist\u00e2ncias. Quando a radia\u00e7\u00e3o do Sol n\u00e3o est\u00e1 mais presente durante o per\u00edodo da noite, muitos dos el\u00e9trons se aglomeram novamente com os \u00edons, mas alguns permanecem livres ao longo da noite. Um importante par\u00e2metro para a propaga\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica \u00e9 a quantidade de el\u00e9trons livres que est\u00e3o presentes; isto \u00e9 denominado de \u201cdensidade de el\u00e9trons\u201d. Quanto maior a densidade de el\u00e9trons, mais radia\u00e7\u00e3o de alta freq\u00fc\u00eancia \u00e9 flexionada \u00e0 superf\u00edcie da terra.<\/p>\n

\"Ionosfera<\/p>\n

Camadas da Ionosfera<\/strong><\/p>\n

Existem tr\u00eas camadas importantes da ionosfera sumarizados na tabela abaixo:<\/p>\n

Camada\tEleva\u00e7\u00e3o Aproximada\tImport\u00e2ncia\tQuando presente
\nF\t140 \u2013 400 km\tRegi\u00e3o principal de \u201creflex\u00e3o\u201d\tSempre \u2013 mais forte durante o dia
\nE\t90 \u2013 140 km\tRegi\u00e3o de \u201creflex\u00e3o\u201d de baixa freq\u00fc\u00eancia \tSempre \u2013 mas muito fraco durante a noite
\nD\t50 \u2013 90 km\tPrincipal regi\u00e3o de absor\u00e7\u00e3o\tApenas durante o dia<\/p>\n

Camada F<\/strong><\/p>\n

A camada F \u00e9 a mais significativa da ionosfera e cuja parte central apresenta a maior densidade de el\u00e9trons da atmosfera da Terra. Esta \u00e9 a principal regi\u00e3o aonde a radia\u00e7\u00e3o de alta freq\u00fc\u00eancia vinda de baixo \u00e9 refletida de volta. N\u00f3s usamos o termo \u201creflex\u00e3o\u201d na tabela porque a flex\u00e3o se parece como uma reflex\u00e3o. Tecnicamente, este processo de flex\u00e3o \u00e9 chamado de refra\u00e7\u00e3o, mas n\u00f3s podemos pensar nisso como uma reflex\u00e3o a partir da camada F. Durante o dia a camada F se separa em duas camadas, chamadas de F1 e F2. A F2 \u00e9 a mais forte e importante camada.<\/p>\n

Camada E<\/strong><\/p>\n

A representa\u00e7\u00e3o da parte central desta camada cont\u00e9m outro pico ou valor m\u00e1ximo de densidade de el\u00e9trons. Entretanto existem poucos el\u00e9trons da camada E1 comparada \u00e0 camada F e, portanto geralmente n\u00e3o \u00e9 t\u00e3o importante na flex\u00e3o de radia\u00e7\u00e3o de alta freq\u00fc\u00eancia como \u00e9 a camada F. Algumas baixas freq\u00fc\u00eancias dentro da faixa de radia\u00e7\u00e3o de alta freq\u00fc\u00eancia, particularmente durante o dia, ser\u00e3o \u201crefletidas\u201d por esta camada, a qual, por star mais baixo do que a camada F pode resultar em alcance menor. Esta camada \u00e9 altamente vari\u00e1vel em espa\u00e7o e tempo. Algumas vezes dist\u00farbios ir\u00e3o causar reflex\u00f5es an\u00f4malas em partes da camada E. Quando isto ocorre se fala que uma camada \u201cEspor\u00e1dica E\u201d est\u00e1 presente.<\/p>\n

Camada D<\/strong><\/p>\n

Esta camada cont\u00e9m alguns el\u00e9trons livres e \u00edons, mas tamb\u00e9m muitas mais mol\u00e9culas normais (ou neutras significando que n\u00e3o est\u00e3o carregadas) e \u00e1tomos. Quando a radia\u00e7\u00e3o interage com um el\u00e9tron faz com que este se mova. Se o el\u00e9tron corre para uma mol\u00e9cula neutra ou \u00e1tomo, ele \u00e9 absorvido assim como \u00e9 a energia da radia\u00e7\u00e3o. Entretanto o efeito prim\u00e1rio desta camada \u00e9 absorver a radia\u00e7\u00e3o. Isto \u00e9 ruim para as transmiss\u00f5es porque quando a radia\u00e7\u00e3o \u00e9 absorvida, o sinal \u00e9 perdido. Quanto mais baixa a freq\u00fc\u00eancia da transmiss\u00e3o mais el\u00e9trons s\u00e3o movidos e mais sujeitos a serem absorvidos. Assim, quanto menor a freq\u00fc\u00eancia mais a camada D absorve a energia da transmiss\u00e3o.<\/p>\n

Efeitos diurnos<\/strong><\/p>\n

\u201cDiurno\u201d se refere ao ciclo dia-noite que ocorre durante as 24 horas na Terra. O Sol apresenta um grande efeito nas caracter\u00edsticas da ionosfera. Durante as horas do dia quando se recebe a luz do Sol, a densidade de el\u00e9trons nas camadas E e F \u00e9 aproximadamente 100 vezes maior do que a noite. A camada D desaparece completamente durante a noite.<\/p>\n

Ciclo Solar<\/strong><\/p>\n

Adicionalmente as mudan\u00e7as da radia\u00e7\u00e3o solar devido a hora do dia, tamb\u00e9m existem mudan\u00e7as na radia\u00e7\u00e3o solar devido ao Sol em si. O Sol sofre um ciclo solar de aproximadamente 11 anos de mudan\u00e7as de radia\u00e7\u00e3o. O numero de manchas solares seguem o mesmo ciclo solar de 11 anos, entretanto o ciclo solar \u00e9 algumas vezes referido como ciclo de manchas solares. Durante o per\u00edodo de m\u00e1ximo solar (mais manchas solares) a ionosfera apresenta maior densidade de el\u00e9trons que qualquer outro per\u00edodo.<\/p>\n

Sum\u00e1rio dos efeitos do Ciclo Solar e Diurno nas camadas D, E e F<\/strong><\/p>\n

Ambos os efeitos diurnos e o ciclo solar afetam a quantidade de el\u00e9trons livres em todas as tr\u00eas camadas da ionosfera. A densidade de el\u00e9trons \u00e9 m\u00e1xima durante a tarde e durante per\u00edodos de m\u00e1ximo solar. As densidades de el\u00e9trons tamb\u00e9m s\u00e3o maiores durante o ver\u00e3o em compara\u00e7\u00e3o ao inverno e mais pr\u00f3ximo a linha do equador quando comparado aos p\u00f3los devido a radia\u00e7\u00e3o solar ser mais direta nesta regi\u00e3o.<\/p>\n

Conclus\u00e3o<\/strong><\/p>\n

Assim, conforme a faixa de freq\u00fc\u00eancia dentro do intervalo de 3000 kHz a 30000 kHz, conforme o per\u00edodo do dia (ou noite), conforme a esta\u00e7\u00e3o do ano, e conforme o comportamento do Sol durante o ciclo solar tem grande varia\u00e7\u00e3o no alcance das ondas de r\u00e1dio em ondas curtas.<\/p>\n

Basicamente, a ionosfera funciona como um grande defletor que faz com que os sinais de r\u00e1dio emitidos pelas antenas das emissoras viajem at\u00e9 a ionosfera, seja refletido de volta a Terra, e que por sua vez retorna a ionosfera, sendo refletido diversas vezes, alcan\u00e7ando grandes dist\u00e2ncias.<\/p>\n

Por outro lado, durante o dia, por exemplo, a ionosfera absorve grande parte da energia das ondas de radio da faixa de ondas m\u00e9dias, e \u00e9 por isso que estes sinais tem curto alcance durante o dia. J\u00e1 a noite, quando a ionosfera n\u00e3o sofre os efeitos diretos da radia\u00e7\u00e3o do Sol, n\u00e3o h\u00e1 tanta absor\u00e7\u00e3o dos sinais de r\u00e1dio em ondas m\u00e9dias, e assim, os sinais podem viajar por centenas e milhares de quil\u00f4metros.<\/p>\n

Desta forma, conhecendo como se comporta o Sol, o ciclo solar e seus principais fen\u00f4menos e indicadores que hoje s\u00e3o mensurados por sofisticados equipamento desenvolvidos e mantidos por diversos pa\u00edses; conhecendo tamb\u00e9m como se comporta a Ionosfera e como esta interage com o Sol; conhecendo os aspectos b\u00e1sicos da sazonalidade da Terra, como podemos observar nas diferen\u00e7as dos sinais de r\u00e1dio recebidos no ver\u00e3o e no inverno, por exemplo; podemos ter uma vis\u00e3o ampla de como \u00e9 complexo a natureza que nos cerca, que \u00e9 quem em \u00faltima inst\u00e2ncia, d\u00e1 a permiss\u00e3o \u2013 ou n\u00e3o \u2013 para usarmos as ondas de r\u00e1dio em nossa atual civiliza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Conhe\u00e7a um pouco mais sobre como as ondas de r\u00e1dio se propagam acessando a p\u00e1gina principal:<\/p>\n

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