{"id":23,"date":"2009-03-17T21:55:57","date_gmt":"2009-03-18T00:55:57","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.sarmento.eng.br\/2009\/03\/17\/entendendo-a-propagacao-ionosferica-parte-iv\/"},"modified":"2009-09-26T10:24:11","modified_gmt":"2009-09-26T13:24:11","slug":"entendendo-a-propagacao-ionosferica-parte-iv","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/?p=23","title":{"rendered":"Entendendo a Propaga\u00e7\u00e3o Ionosf\u00e9rica – Parte IV"},"content":{"rendered":"

Por Renato Dutra Pereira Filho<\/strong><\/p>\n

ABSOR\u00c7\u00c3O IONOSF\u00c9RICA<\/strong><\/p>\n

At\u00e9 o momento mencionamos as caracter\u00edsticas da ionosfera como um refletor de ondas de r\u00e1dio. A ioniza\u00e7\u00e3o, no entanto, n\u00e3o somente causa que uma onda de r\u00e1dio seja refletida, mas tamb\u00e9m pode causar a absor\u00e7\u00e3o da mesma. \u00c9 a absor\u00e7\u00e3o ionosf\u00e9rica uma das principais raz\u00f5es para a for\u00e7a de um sinal de r\u00e1dio se reduzido ao passar atrav\u00e9s da ionosfera, primariamente pela regi\u00e3o D.<\/p>\n

Quando uma onda de r\u00e1dio passa atrav\u00e9s da camada D, parte da energia \u00e9 transferida para os el\u00e9trons que existem nessa regi\u00e3o eletrificada. Esses el\u00e9trons movimentam-se vibrando em “ritmo” (na mesma freq\u00fc\u00eancia) que a onda de r\u00e1dio, \u00e0 medida que a mesma ultrapassa a regi\u00e3o ionizada, chocando-se com as mol\u00e9culas gasosas muito maiores, ainda presentes na altitude da camada D. Como resultados dessas colis\u00f5es, os el\u00e9trons perdem parte da energia transferida pela onda de r\u00e1dio. <\/p>\n

De fato essa energia perdida n\u00e3o \u00e9 propagada, e a quantidade de energia da onda de r\u00e1dio que emerge da ionosfera \u00e9 menor que aquela que entrou na camada D, resultando no decr\u00e9scimo de pot\u00eancia do sinal. Simplesmente falando a camada D age como uma “esponja de RF” nas freq\u00fc\u00eancias de ondas curtas. Tecnicamente tamb\u00e9m ocorrem perdas na camada F, mas essas s\u00e3o bem menores e desprez\u00edveis comparadas a passagem dupla para cada salto atrav\u00e9s da camada D.<\/p>\n

Exatamente quando dessa energia \u00e9 perdida pela onda de r\u00e1dio passando atrav\u00e9s da camada D depende do n\u00famero de colis\u00f5es por segundo entre os el\u00e9trons e as mol\u00e9culas de gases. Esta quantidade, por sua vez, depende da freq\u00fc\u00eancia das ondas de r\u00e1dio e das mol\u00e9culas presentes. \u00c0 medida que a freq\u00fc\u00eancia aumenta, o comprimento de onda decresce, e o n\u00famero de colis\u00f5es entre os el\u00e9trons e as mol\u00e9culas de g\u00e1s tamb\u00e9m decresce. Quanto mais alta a freq\u00fc\u00eancia, menor a absor\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

A quantidade de absor\u00e7\u00e3o ionosf\u00e9rica varia inversamente com o quadrado da freq\u00fc\u00eancia do sinal. Se a freq\u00fc\u00eancia do sinal \u00e9 dobrada, a absor\u00e7\u00e3o ionosf\u00e9rica cai 4 vezes. Por exemplo, a absor\u00e7\u00e3o na faixa dos 27-30 MHz (faixa de 10 m de radioamadores, 11 m faixa cidad\u00e3o) \u00e9 um quarto da absor\u00e7\u00e3o encontrada nos 14 MHz (banda dos 20 m). Quando ambas as faixas est\u00e3o “abertas” ao mesmo tempo, ser\u00e1 necess\u00e1ria muito mais pot\u00eancia para operar em 20 m com igual efetividade que observada numa transmiss\u00e3o nos 10 m.<\/p>\n

Como a cl\u00e1ssica MUF \u00e9 a freq\u00fc\u00eancia mais alta que pode ser usada em um dado hor\u00e1rio e um dado caminho de transmiss\u00e3o, e como a absor\u00e7\u00e3o ionosf\u00e9rica decresce rapidamente com o aumento da freq\u00fc\u00eancia, este tipo de absor\u00e7\u00e3o \u00e9 m\u00ednima pr\u00f3ximo ao valor de cl\u00e1ssica MUF.A absor\u00e7\u00e3o ionosf\u00e9rica depende da intensidade de ioniza\u00e7\u00e3o da camada D. <\/p>\n

Esse n\u00edvel de ioniza\u00e7\u00e3o varia conforme o hor\u00e1rio do dia, com a esta\u00e7\u00e3o do ano, com a posi\u00e7\u00e3o geogr\u00e1fica, sendo proporcional ao \u00e2ngulo de z\u00eanite solar. Quanto mais alto o sol no c\u00e9u, maior a absor\u00e7\u00e3o. A absor\u00e7\u00e3o \u00e9 muito mais intensa em regi\u00f5es equatoriais, do que em latitudes temperadas, e \u00e9 geralmente maior durante o ver\u00e3o do que no inverno.<\/p>\n

O melhor exemplo de absor\u00e7\u00e3o pode ser encontrado em transmiss\u00f5es na regi\u00e3o das ondas m\u00e9dias. Esses sinais propaga\u00e7\u00e3o por ondas de superf\u00edcie (mais conhecidas como “ground waves”, ou ondas de solo). Mas durante o inverno, \u00e0 noite, esses sinais propagam-se via ionosfera devido ao fato da absor\u00e7\u00e3o cair muito. Esse \u00e9 o fato por que esta\u00e7\u00f5es de ondas m\u00e9dias s\u00e3o ouvidos a milhares de quil\u00f4metros de sua fonte, durante as horas noturnas de inverno. <\/p>\n

Um exemplo disso \u00e9 a R. Globo do Rio ser ouvida na Europa, a uma dist\u00e2ncia em torno de 9.500 km.Como \u00e9 de se esperar a absor\u00e7\u00e3o das ondas de r\u00e1dio pela camada D tamb\u00e9m \u00e9 influenciada pelo ciclo solar. Durante os anos de baixa contagem de manchas solares, quando a ioniza\u00e7\u00e3o diminui, a absor\u00e7\u00e3o atmosf\u00e9rica tamb\u00e9m \u00e9 m\u00ednima.<\/p>\n

Medidas de sinal feitas durante ciclos solares anteriores mostram que durante as horas diurnas, a absor\u00e7\u00e3o ionosf\u00e9rica na freq\u00fc\u00eancia de 20 MHz \u00e9 aproximadamente 25% menor em per\u00edodos de baixa atividade solar do que em per\u00edodos de alta atividade solar. A diferen\u00e7a em 10 MHz \u00e9 pr\u00f3xima a 50% e em 5 MHz \u00e9 de 75%.<\/p>\n

Durante as horas de escurid\u00e3o, quando a absor\u00e7\u00e3o ionosf\u00e9rica normalmente cai a valores muito baixos, existe uma redu\u00e7\u00e3o entre 25 a 50% \u00e0 medida que o ciclo solar declina do m\u00e1ximo at\u00e9 o m\u00ednimo de atividade, com redu\u00e7\u00f5es maiores tendo lugar em freq\u00fc\u00eancias menores.<\/p>\n

Uma absor\u00e7\u00e3o menor significa sinais mais fortes. Assim, a intensidade dos sinais de r\u00e1dio, refletidos pela ionosfera durante os anos de baixa atividade solar, \u00e9 maior que durante os anos de alta atividade solar, particularmente nas faixas de radioamadores de 40, 80 e 160 m, e nas correspondentes bandas de radiodifus\u00e3o.<\/p>\n

Menor freq\u00fc\u00eancia utiliz\u00e1vel (LUF, Lowest Usable Frequency)<\/strong><\/p>\n

A LUF, menor freq\u00fc\u00eancia utiliz\u00e1vel, \u00e9 a menor freq\u00fc\u00eancia que pode ser utilizada para comunica\u00e7\u00f5es satisfat\u00f3rias para um dado caminho de transmiss\u00e3o em um determinado hor\u00e1rio. A LUF \u00e9 definida como a freq\u00fc\u00eancia na qual a intensidade do sinal recebido \u00e9 igual \u00e0 m\u00ednima intensidade de sinal necess\u00e1ria para uma recep\u00e7\u00e3o satisfat\u00f3ria.<\/p>\n

A intensidade do sinal recebido depende da pot\u00eancia do transmissor, do ganho e da diretividade das antenas de transmiss\u00e3o e de recep\u00e7\u00e3o, da dist\u00e2ncia do percurso e das perdas por absor\u00e7\u00e3o. De fato, a LUF \u00e9 indicada atrav\u00e9s de uma rela\u00e7\u00e3o entre sinal e ru\u00eddo. Ou seja, a m\u00ednima intensidade de sinal requerido para uma recep\u00e7\u00e3o satisfat\u00f3ria depende do n\u00edvel de ru\u00eddo do local de recep\u00e7\u00e3o e do tipo de modula\u00e7\u00e3o utilizada. Ru\u00eddo atmosf\u00e9rico ou est\u00e1tico, \u00e9 geralmente o tipo predominante de ru\u00eddo que o sinal deve sobrepujar. <\/p>\n

Para uma recep\u00e7\u00e3o satisfat\u00f3ria de um sinal de CW (c\u00f3digo Morse) \u00e9 requerida uma rela\u00e7\u00e3o entre sinal e ru\u00eddo de cerca de 3:1; um sinal de voz em SSB (single side band, banda lateral \u00fanica) com uma largura de banda de 3kHz, necessita de uma rela\u00e7\u00e3o sinal\/ru\u00eddo de 7:1; e uma transmiss\u00e3o em qualidade voz em DSB (double side band, banda lateral dupla) com uma largura de banda de 6 kHz requer uma rela\u00e7\u00e3o entre sinal\/ru\u00eddo de no m\u00ednimo 15:1.<\/p>\n

Em freq\u00fc\u00eancias abaixo da LUF, a recep\u00e7\u00e3o satisfat\u00f3ria n\u00e3o ser\u00e1 poss\u00edvel devido ao sinal recebido ser perdido em meio ao ru\u00eddo que prevalece. Quando a freq\u00fc\u00eancia de opera\u00e7\u00e3o aumenta acima da LUF, a rela\u00e7\u00e3o entre sinal e ru\u00eddo aumenta. \u00d3timas condi\u00e7\u00f5es ocorrem pr\u00f3ximo \u00e0 MUF cl\u00e1ssica, onde tanto a rela\u00e7\u00e3o sinal-ru\u00eddo e a propaga\u00e7\u00e3o s\u00e3o m\u00e1ximas.<\/p>\n

Diferentemente da MUF, a qual dependente inteiramente das caracter\u00edsticas atmosf\u00e9ricas, a LUF pode ser controlada em algum grau por ajustes na pot\u00eancia efetiva de transmiss\u00e3o ou por mudan\u00e7as na modula\u00e7\u00e3o utilizada. Al\u00e9m disso, novas t\u00e9cnicas de processamento digitais de sinais (DSP) t\u00eam a capacidade de “reduzir” a LUF.<\/p>\n

Como a absor\u00e7\u00e3o ionosf\u00e9rica aumenta quando a atividade solar aumenta, espera-se que a LUF para um caminho particular seja maior durante um per\u00edodo de alta atividade solar do que durante um per\u00edodo de baixa atividade inferior.<\/p>\n

No pr\u00f3ximo “epis\u00f3dio”, conversaremos bastante sobre o SOL e suas influ\u00eancias na propaga\u00e7\u00e3o em HF.<\/strong><\/p>\n

* Artigo publicado no Boletim @tividade DX produzido pelo DX Clube do Brasil<\/em><\/a>
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