ONDAS ELETROMAGNÉTICAS
O tipo de rádio mais utilizado para comunicação na navegação de recreio é o VHF, abreviação de Very High Frequency (Freqüência Muito Alta). O espectro de freqüências de rádio é dividido
Alcance
As ondas de rádio VHF propagam-se na 'linha de visada', isto é, em linha reta até onde a visão alcança. Duas embarcações têm linha de visada, quando um tripulante junto à antena de uma delas enxerga a antena da outra. Na prática não é bem assim, porque o alcance da visada dependeria da qualidade da visão de cada um, do uso de instrumentos óticos, ou não, e da visibilidade da atmosfera que varia de uma hora para outra, mas isso ilustra o que seja Linha de Visada.
As ondas de rádio propagam-se em linha reta. Ocorre que a propagação de ondas abaixo de certa freqüência, como as "ondas curtas", acompanha a curvatura terrestre por causa da refração na ionosfera, tendo assim alcance além do horizonte. As ondas do VHF não refratam. Em vez disso, atravessam a ionosfera, permitindo o contato com satélites.
Outros fatores
O alcance de uma comunicação em VHF depende também da potência do transmissor, da qualidade das antenas, da sensibilidade do receptor e de outros fatores, incluindo a qualidade da instalação (cabos e conectores).
Potência baixa reduz o alcance do transmissor, mas por melhores que sejam a potência do equipamento, a antena e a instalação, o limite do alcance é determinado pela linha de visada. Quanto maior for a potência e a qualidade da antena, tanto melhor será a qualidade da comunicação.
Intervalos das Freqüências de Rádio
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Abrev
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Nome
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Freqüências
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ELF
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Extremely Low Frequencies
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30 - 300 Hz
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VF
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Voice Frequencies
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0.3 - 3 kHz
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VLF
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Very Low Frequencies
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3 - 30 kHz
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LF
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Low Frequencies
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30 - 300 kHz
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MF
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Medium Frequencies
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0.3 - 3 MHz
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HF
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High Frequencies
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3 - 30 MHz
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VHF
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Very High Frequencies
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30 - 300 MHz
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UHF
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Ultra High Frequencies
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0.3 - 3 GHz
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SHF
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Super High Frequencies
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3 - 30 GHz
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EHF
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Extremely High Frequencies
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30 - 300 GHz
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Comprimento de Onda
Para sabermos qual o comprimento de onda em uma determinada freqüência, basta dividirmos a velocidade de propagação da onda eletromagnética no vácuo ( 300 000 000 m/s) pela freqüência (em Hertz). Por exemplo, para sabermos qual o comprimento de onda eletromagnética na freqüência de 7 MHz devemos fazer:
300 000 000/7 000 000 =
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É por isso que a freqüência de 7 MHz é conhecida como faixa dos 40 metros . Assim acontece com todas as outras faixas. Quando calculamos antenas devemos subtrair 5% da velocidade de propagação eletromagnética, pois agora ela não está mais no vácuo e sim no meio físico que é o cobre do cabo coaxial. Alterando-se o material do cabo, teremos portanto outro valor de comprimento de onda, mas todos muito próximos do comprimento no vácuo. diferenças.
Observe que em eletrônica nada é exato, tudo tem uma tolerância.
A performance das antenas é um fator ainda não compreendido pela maioria dos radioamadores. Muitos iniciantes acreditam que uma antena com baixa Relação de Ondas Estacionárias - ROE é uma boa antena. A estacionária lida através de instrumentos nos mostram tão somente o tanto de potência perdida e não irradiada pelo sistema. Uma alta estacionária pode ser causada por conectores defeituosos ou cabo coaxial fora da medida, assim como uma antena defeituosa ou mal ajustada. A ROE medida, alta ou baixa, não traduz o quão bem ou mal nossa antena está irradiando!
Antena vertical de um quarto de onda
Descrição – É essencialmente um dipolo de ½ onda onde sua parte inferior é constituída por um plano de irradiação. Exemplo: o teto de um automóvel ou um plano de terra que consiste em alguns pedaços de fio ou tubos. Uma variante comum deste tipo de antena é a L invertida.
Bandas - HF VHF e UHF.
Uso mais comum – HF, VHF e UHF. Móvel ou base.
Padrão de irradiação: Omnidirecional.
Vantagens - Omnidirecional, cobre múltiplas bandas. Fácil de construir, fácil de sintonizar. Com um sistema diferenciado de alimentação pode ser combinada aos pares para aumentar o ganho e diretividade.
Desvantagens – Muito grande para as bandas inferiores de HF.
Antena Vertical Multibanda Bobinada
Descrição – Podem ser verticais de ¼ ou ½ onda com bobinas para fazê-la trabalhar em múltiplas bandas.
Bandas – HF VHF e UHF.
Uso mais comum – HF VHF e UHF móvel .
Padrão de irradiação – Omnidirecional.
Vantagens - Padrão omnidirecional, cobre múltiplas bandas com um simples irradiador vertical, relativamente pequena, comparada a uma vertical de onda completa. Algumas não requerem plano terra nem mesmo radiais.
Desvantagens – Mais cara que uma vertical monobanda, não é muito eficiente pois existem perdas nas bobinas. Difícil de projetar e construir.
VHF ou 2 metros
VHF é a sigla para o termo inglês Very High Frequency, que significa freqüência muito alta. Designa a faixa de radiofreqüências de 30 MHz até 300 MHz. É uma freqüência comum para propagações de sinais de televisão (canais 2 ao 13), rádio FM, rádio e transceptores.
Os usos comuns para o VHF são transmissão de rádio de FM em 88-108 MHZ e transmissões da televisão (junto com a frequência UHF). O VHF é usado também geralmente para os sistemas de navegação terrestre e as comunicações dos aviões.
As características da propagação das freqüências do VHF são ideais para uma comunicação terrestre a curta-distância. Ao contrário das altas freqüências (HF), a ionosfera não reflete geralmente o rádio VHF e as transmissões são restringidas assim, à área local (e não interfere com os milhares das transmissões dos quilômetros afastado). O VHF é afetado menos pelo ruído e pelas interferências atmosféricas, do que equipamentos elétricos de freqüências baixas.
Na maioria dos países, o spectrum do VHF é usado para o áudio e a transmissão de televisão, assim como rádios em dois sentidos comerciais (tais como aqueles operados por táxis e por polícias).
Antenas 2 metros
Pequenas antenas de haste flexível (whip), antenas de fios em árvores e antenas no alto de torres são usadas, dependendo da freqüência utilizada.
As freqüências mais baixas possuem comprimentos de onda maiores.
Maiores comprimentos de onda necessitam de antenas maiores. As mesmas antenas (usadas para transmitir e receber) podem ser pequenas, portáteis, colocadas em árvores ou no porta-malas de um carro.
A antena comum de 146 MHz (2 metros ) é uma haste flexível de quarto de onda de 50 cm . Um comprimento de onda de 146 MHz corresponde a aproximadamente 2 metros (300 dividido por 146), e um quarto de onda de 2 metros corresponde a cerca de 50 cm . Os radioamadores se divertem experimentando diversos tipos de antenas. Algumas delas são feitas de fio estendido entre as árvores. Não deixe de usar uma proteção contra raios para as antenas externas.
O que impede os radioamadores de transmitir na mesma freqüência?
Muitos radioamadores podem estar em uma mesma freqüência, mas isso depende de fatores de propagação. As transmissões em VHF e UHF são feitas em linha visada, de modo que muitos radioamadores podem estar na mesma freqüência em um Estado. Nas faixas de ondas curtas, os rádios possuem sintonia de freqüência variável para permitir a mudança do sinal transmitido (em incrementos muito pequenos) entre duas outras estações que estejam transmitindo. Os radioamadores passam muito mais tempo escutando do que transmitindo. Freqüentemente, eles procuram outro radioamador que identifique a estação em uma busca por cidade, estado ou país.
Os radioamadores colecionam confirmações de contatos usando cartões QSL. Eles colecionam os cartões QSL e recebem prêmios por contatar tantos países em determinadas faixas de freqüência. Os rádios portáteis VHF e UHF geralmente usam comunicações canalizadas e utilizam freqüências fixas selecionáveis
Observem agora exemplos que ilustram a importância das características de uma antena em determinadas situações:
Ex.: Uma empresa de Transportes com vários escritórios pelo Brasil, que diariamente necessitam comunicar-se com a matriz, utilizaria uma antena direcional de HF (PX) nas filiais e uma Ominidirecional (plano terra) na matriz.
Ex.: Um caminhoneiro que mora no Paraná que esteja viajando para Manaus e queira falar com sua família todos os dias, e na estrada, comunicar-se com os outros caminhoneiros em viagem utilizaria uma antena Ominidirecional base para casa e uma móvel para o caminhão as duas operando em HF (PX).
Existem situações em que além do tipo de antena (Direcional ou Ominidirecional) necessitamos de antenas com Ganho, ou seja< nestas antenas temos um aproveitamento maior da onda para que o resultado de sinais irradiados seja superior à maioria das antenas, independente do seu tipo de fabricação.
- Ganho é o resultado em rendimento da antena.
Como se propagam as ondas
A propagação da onda é a maneira como o sinal (energia eletromagnética) é trasmitida pelo espaço. A forma assumida por essa energia depende de sua frequência.
Bandas Correspondentes as Ondas do Rádio- HF 3 - 30 MHZ 100 -
- VHF 30 - 300 MHZ 10 -
- UHF 300 - 3000 MHZ 10 -
O comprimento de onda
Como vimos, a frequência determina o tamanho da onda, que por sua vez tem influência direta na construção de uma antena, onde é utilizada apenas as partes que estão em ascenção, descartando as partes que estão tendo perda obtendo-se assim um perfeito rendimento da antena. Temos como exemplo a antena Marinox (B-2003), que tem seu comprimento igual a ¼ de uma onda de
Quando queremos aumentar o rendimento de uma antena ou diminuir seu tamanho sem mudar de frequência, modifica-se a forma de uso de onda, ou seja, cria-se acoplamentos nas partes que estão tendo perdas através de bobinas, reduzindo o tamanho da antena e aumentando seu ganho sem mudar a frequência de operação.
Propagação da onda
As ondas se propagam conforme a frequência que as geraram, no caso das Antenas de HF (PX) a propagação se dá através de ondas aéreas dependendo muitas vezes da camada ionosféra em refletir o sinal (onda) Podemos concluir então que as antenas de PX que possuem um comprimento de onda igual a
Encontramos casos em que por motivo dos saltos das ondas de HF (PX) serem largos e abrangerem longas distâncias algumas áreas ficam incomunicáveis mais conhecidas como zonas de sombra ou zonas mortas.
Para estes casos utilizamos antenas direcionais com um ganho maior, onde o sinal se dá praticamente por via terrestre totalmente direcionado, acompanhando a curvatura da terra e ficando na maioria das vezes sujeito aos obstáculos naturais da região.
Nas frequências de VHF e UHF encontramos sinais menos curvos, que não acompanham a curvatura da terra, isto significa, que eles percorrem uma distância bem menor que os sinais HF (PX) além de perderem-se com mais facilidade pela difração. Ou seja o sinal consegue atravessar a camada atmosférica perdendo-se no espaço.
Apesar disso as ondas em HF (PX) possuem um salto que acompanham a curvatura da terra e, mesmo encotrando obstáculos naturais (morros) conseguem ultrapassá-los chegando até em regiões de baixada.
Ondas estacionárias
Como já falamos a antena é o elemento final de um sistema de trasmissão, sendo quase que a única responsável pela qualidade do sinal trasmitido e recebido. Quando iniciamos uma transmissão temos um sinal gerado de 100%, mas durante este processo o sinal tende a reduzir-se para 90%, 76% etc.
Sendo assim, concluímos que há uma perda de sinal durante o processo de transmissão, que dependendo da intensidade desta perda pode tornar- se prejudicial ao funcionamento da antena. Tal perda é mais conhecida como onda estacionária.
Sabendo da perda de sinal durante a transmissão, devemos considerar a mesma na escolha do cabo e pricipalmente na construção da antena, tornando-a aceitável para uma boa transmissão.
Como o sinal não é totalmente emitido para o espaço, tem-se uma diferença deste sinal para o sinal que se perde no processo de transmissão, que denominamos de R.O.E. (Relação da Onda Estacionária), de modo que, na fabricação das antenas o R.O.E. permaneça em níveis aceitáveis não atrapalhando o processo de trasmissão.
- Obs.: Quanto maior o R.O.E. menor o rendimento (mais perda)
as coisas tendem a tornarem-se mais complexas. Pela natureza dos equipamentos empregues, a comunicação faz-se na maioria das vezes em modo simplex, ou seja, quem fala não escuta, e quem escuta deixará de o conseguir se
tentar falar. Por outro lado, a deficiente montagem do material, ou o atropelo de algumas regras básicaspoderão impedir que a mensagem seja bem compreendida, ou recebida.
De grande utilidade prática, as ondas eletromagnéticas são utilizadas em todos os ramos da ciência. Você mesmo neste instante, está irradiando ondas eletromagnéticas, cuja frequência se encontra no infravermelho, devido ao calor de seu corpo.
As ondas eletromagnéticas tem como característica principal a sua velocidade. Da ordem de 300.000 Km/s no vácuo, no ar sua velocidade é um pouco menor. Considerada a maior velocidade do universo, elas podem vencer vários obstáculos físicos, tais como gases, atmosfera, água, paredes, dependendo da sua frequência.A luz por exemplo, não consegue atravessar uma parede mas, atravessa com grande facilidade a água, o ar atmosférico etc. Isso se deve ao fato da luz possuir partículas chamadas fótons, quanto mais energético for o fóton, menor o seu poder de transposição de obstáculos, por causa disso a luz que possui uma alta frequência não consegue atravessar uma parede.
Tanto a luz como o infravermelho ou ondas de rádios, são iguais, o que diferencia uma onda eletromagnética da outra é a sua frequência. Quanto mais alta for essa frequência mais energética é a onda.
Apenas um pequeno intervalo do espectro eletromagnético pertence a luz. O fato de enxergarmos cores, se deve ao cérebro, que utiliza este recurso para diferenciar uma onda da outra, ou melhor, uma frequência da outra (uma cor da outra). Assim o vermelho possui uma frequência diferente do violeta. Na natureza não existem cores, apenas ondas de frequências diferentes.
Outra característica das ondas eletromagnéticas é que elas podem transmitir momento linear, em outras palavras, elas exercem uma pressão (força numa determinada área).
Amplitude é uma medida escalar não negativa da magnitude de oscilação de uma onda. No diagrama a seguir:
Em física, comprimento de onda é a distância entre valores repetidos num padrão de onda. É usualmente representado pela letra grega lambda (λ).
Numa onda senoidal, o comprimento de onda é a distância entre picos (ou máximos):
No gráfico acima, o eixo x representa a distância e o eixo y representa alguma quantidade periódica, como por exemplo a pressão, no caso do som ou o campo elétrico para ondas eletromagnéticas ou a altura da água para uma onda no mar profundo. A altura no eixo y é também chamada de amplitude da onda.
Uma onda em física é uma perturbação oscilante de alguma grandeza física no espaço e periódica no tempo. A oscilação espacial é caracterizada pelo comprimento de onda e a periodicidade no tempo é medida pela freqüência da onda, que é o inverso do seu período. Estas duas grandezas estão relacionadas pela velocidade de propagação da onda.
Propriedades características
Todas as ondas tem um comportamento comum em situações padrões. Todas as ondas tem as seguintes características:- Reflexão - Quando uma onda volta para a direção de onde veio, devido à batida em material reflexivo.
- Refração - A mudança da direção das ondas, devido a entrada em outro meio. A velocidade da onda varia, pelo que o comprimento de onda também varia, mas a frequência permanece sempre igual, pois é característica da fonte emissora.
- Difração - O espalhamento de ondas, por exemplo quando atravessam uma fenda de tamanho equivalente a seu comprimento de onda. Ondas com baixo comprimento de onda são facilmente difractadas.
- Interferência - Adição das amplitudes de duas ondas que se superpõe.
- Dispersão - a separação de uma onda em outras de diferentes freqüências.
- Vibração - Algumas ondas são produzidas através da vibração de objetos, produzindo sons. Exemplo: Cordas ( violão, violino, piano, etc.) ou Tubos ( orgão, flauta, trompete, trombone, saxofone, etc.)
Para explicar o que são as ondas magnéticas vou usar um termo que vai deixar felizes as leitoras esotéricas: ondas magnéticas são algo como uma energia mística invisível. Se pudessem ser vistas flutuando por aí, elas seriam vistas assim:
Comprimento de Onda
O comprimento de uma onda, representado pela letra grega lambda ( λ ) é a distância que existe entre dois pontos máximos (ou dois pontos mínimos, depende do referencial).
Ao contrário do que os desenhos possam sugerir, o comprimento das ondas não é sempre pequeno, com dois ou três centímetros. Podem haver ondas com quilômetros de comprimento. E, claro, existem também ondas de comprimento microscópico.
Freqüência de Onda
A freqüência de uma onda é a quantidade de oscilações que ela dá em apenas um segundo. Em nossa figura de exemplo temos três oscilações:
A freqüência de uma onda é medida em Hertz (Hz), em homenagem ao sujeito que provou que elas existiam: o físico alemão Heinrich Hertz. É exatamente daqui que saiu aquela expressão das rádios: "sintonize Rádio Eldorado, seiscentos megahertz.".
E por que megahertz? "Mega" significa um milhão, logo são um milhão de Hertz, ou seja, seiscentos megahertz dão seiscentos millhões de oscilações por segundo.
Já sabendo estes dois conceitos importantes, podemos partir para uma relação importante entre eles: quanto mais de um, menos de outro. Ou seja: ondas de alta freqüência têm comprimento curto, e ondas de baixa freqüência têm comprimento longo. Com as imagens abaixo fica fácil de entender:
Repare só: temos duas ondas que percorrem um quilômetro em um segundo. A primeira delas tem 3 Hz (ou seja, oscila três vezes em um segundo) e um λ de aproximadamente 333 metros (1000 metros divididos em três oscilações).
Quando, na segunda, aumentamos a quantidade de oscilações, o comprimento cai: ela tem 6 Hz e166 metros de comprimento.
Quando, na segunda, aumentamos a quantidade de oscilações, o comprimento cai: ela tem 6 Hz e
Como existem muitas freqüências possíveis, elas foram categorizadas em faixas, ou bandas. No início, haviam apenas três categorias:
LF (freqüência baixa)
MF (freqüência média)
H F (freqüênciaalta)
Com o avanço da tecnologia outras bandas foram nomeadas, sendo duas delas já comuns aos nossos ouvidos, mesmo que a gente não soubesse muito bem o que significavam:
Com o avanço da tecnologia outras bandas foram nomeadas, sendo duas delas já comuns aos nossos ouvidos, mesmo que a gente não soubesse muito bem o que significavam:
VHF (muito alta)
UHF (ultra alta)
SHF (super alta)
EHF (extremamente alta)
THF (tremendamente alta)
Esta última parece piada, mas não é.
E é aqui que chegamos na parte em que tudo isso se encaixa com as redes de computadores: o termo "banda larga". A explicação é pra lá de simples: já que as informações são transmitidas através das ondas eletromagnéticas, quanto maior a freqüência da onda, mais informação pode ser transmitida. Logo, nas bandas de alta freqüência, as bandas largas, pode-se transmitir muita coisa em pouco tempo.
Às vezes, as freqüências são anunciadas em MHz (lê-se Mega Hertz) ao invés de kHz. Para converter kHz e MHz basta dividir a freqüência em kHz por 1000; exemplo: freqüência de 3200 kHz é igual à 3,2 MHz.
Provavelmente você deve ter ouvido falar em faixas como 25 metros , 31 metros , etc. Esta nomenclatura nada mais é do que segmentos de freqüências que se localizam dentro das Ondas Curtas. A fórmula para se saber a relação de uma freqüência com o seu comprimento de onda é simples; basta dividir o número 300000 pela freqüência. Ex.: a freqüência de 10000 kHz tem comprimento de onda igual a30 metros .
Para facilitar o agrupamento das estações de rádio, a faixa de Ondas Curtas foi subdividida em vários segmentos mostrados a seguir:
Freqüências (kHz)
|
Faixa (metros)
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120
| |
90
| |
75
| |
60
| |
49
| |
41
| |
31
| |
25
| |
22
| |
19
| |
16
| |
15
| |
13
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11
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Fonte: http://grraju.blogspot.com.br
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