Propagação de ondas e obstáculos para Radiocomunicadores

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Quem utiliza um radiocomunicador precisa se preocupar com o aspecto técnico do negócio. Afinal, as ondas de rádio são eletromagnéticas, formadas pela oscilação de um campo elétrico e um magnético. O problema é que existem diversas tipos de ondas, com comportamentos diferentes, o que pode levar a interferência e variações na força do sinal.

Neste post, você vai entender tudo sobre a propagação das ondas eletromagnéticas, de maneira bem simples e como os obstáculos podem afetá-las.

Como as ondas eletromagnéticas se propagam?

Essas ondas podem se propagar através do espaço, transportando energia, sem transportar matéria. No vácuo, elas se propagam na velocidade da luz. Porém, em todos os outros meios, a velocidade de propagação depende do ambiente em que elas se encontram. Por exemplo, na água, essa velocidade é menor do que no ar, por conta da refração.

Tanto os campos elétricos quanto os magnéticos se propagam no espaço, fazendo com que a onda oscile entre eles, resultando nos picos e vales. Especificamente no rádio, o som que é emitido na emissora, é captado por um microfone, gerando uma corrente elétrica que varia de acordo com a onda sonora. Essa corrente é processada para se transformar em uma onda eletromagnética, que é propagada pela antena.

As ondas de rádio são mais longas, o que significa que são capazes de percorrer maiores distâncias. Além disso, elas são refletidas na ionosfera, uma das camadas da atmosfera terrestre, para ter seu alcance ampliado. Nesse caso, a antena do rádio na casa das pessoas capta a onda, onde é feito o processo reverso para transformá-la em som.

O que é a reflexão?

Na prática do dia a dia, as ondas eletromagnéticas não se propagam no vácuo. Por isso, existem diversos fenômenos que afetam a propagação das ondas, como a reflexão. Nos rádios, ela acontece de forma semelhante à reflexão da luz. No caso, essas ondas são refletidas por qualquer superfície condutora, como objetos metálicos, a água ou a própria terra. A regra geral é que ela ocorre sempre que atinge um objeto com dimensões maiores que o comprimento da onda.

A superfície da terra reflete todas as ondas, das mais variadas frequências. Além disso, árvores, prédios, montanhas e outros grandes objetos podem causar reflexões nas ondas de rádio. Quando a frequência é muito baixa, essa reflexão pode ser desprezada, já em frequências mais altas, elas podem ser importantes.

A reflexão é responsável por um fenômeno interessante, conhecido como multipercurso. Durante a propagação, é natural que a onda sofra inúmeras reflexões, especialmente em áreas mais densas e urbanas. Por isso, ela acaba percorrendo diferentes caminhos, com comprimentos que também variam.

O que é a difração?

difração é a mudança de direção da onda, sempre que ela encontra um obstáculo. Por trás do obstáculo é formada uma zona de interferência, o que gera uma diminuição da potência do sinal na área de sombra, fazendo o sinal do rádio ser recebido de forma mais fraca.

Como acontece a propagação das ondas de rádio?

Para entender como o sinal é propagado, é preciso considerar primeiro a propagação no espaço livre. Esse modelo considera quando o receptor e o transmissor estão livres de obstrução no caminho. É o modelo mais simples, que determina o nível do sinal considerando apenas a distância entre ambos os pontos.

O modelo de propagação em terra plana é uma maneira de calcular a potência do sinal de forma mais precisa, sem considerar apenas um raio direto entre transmissor e receptor. Esse modelo, conhecido como reflexão por dois raios, usa a ótica geométrica para considerar um raio direto e um refletido no percurso, algo que se aproxima mais do modelo real.

O que é comportamento estatístico do sinal?

comportamento estatístico do sinal é uma forma de determinar a variabilidade do sinal em torno do nível médio. Esse nível é calculado a partir de modelos que veremos um pouco à frente, mas esse estudo é mais complexo e traz informações mais precisas sobre as variações que o sinal pode apresentar.

Por exemplo, ele estima a área percentual que tem intensidade adequada, a probabilidade de interferência de outros transmissores, o tempo em que o sinal fica abaixo do detectável e muito mais.

Existem diversos fatores que podem contribuir para essa flutuação do sinal. Por exemplo, existem as variações naturais em larga escala do perfil do terreno e as mudanças naturais de tipografia da área. Além disso, também existe uma variação mais rápida causada pelo multipercurso, que mencionamos acima.

Como vencer os obstáculos para Radiocomunicadores?

Os obstáculos acima podem atrapalhar bastante os radiocomunicadores. Como o objetivo é a chegada de um sinal limpo e forte, é preciso se atentar a esses fenômenos. Nas comunicações, uma boa dica é usar antenas direcionais, pois elas limitam o efeito da reflexão.

Também é possível tentar manipular o ângulo, de modo que a soma vetorial das ondas refletidas reforcem o sinal. Quando uma onda direta e uma onda refletida chegam a um receptor ao mesmo tempo, o resultado é a soma delas.

Se estão em fase, uma reforça a outra. Caso contrário, os sinais se cancelam, piorando o sinal ou até o eliminando se a sincronia for perfeita, o que raramente acontece. Essa interação tem o nome de interferência de ondas e radiocomunicadores precisam se atentar a ela. Porém, em locais mais densos em que o multipercurso ocorre, isso é praticamente impossível de prever.

Logo, fazer um estudo como esses é imensamente trabalhoso. Felizmente, existem diversos modelos de previsão de cobertura, baseados em fatores que podem afetar a força do sinal. Geralmente, são usadas informações sobre a tipografia da área de cobertura e o grau de urbanização do terreno. Entre os principais modelos temos:

  • Modelo de Okumura;
  • Formulação de Hata;
  • Modelo de Hata;
  • Modelo de Walfisch e Bertoni;
  • Modelo de Ibrahim-Parsons.

O ideal é conhecer cada um desses modelos e aplicar o que fizer mais sentido para você. Cada modelo é mais adequado para um tipo de frequência, além de existirem aqueles que são mais modernos e mais precisos, porém mais complexos.

O aspecto mais técnico envolvendo a propagação de ondas para radiocomunicadores é bem complexo e exige um bom conhecimento de física. Os modelos existem para ajudar, mas quem não tem experiência no assunto pode encontrar uma certa dificuldade. Por isso, o ideal é contar com um profissional experiente para lidar com esse aspecto mais difícil.

Devido a tudo o que foi exemplificado nos parágrafos acima, é extremamente importante planejar o sistema de rádio, e não simplesmente comprar os equipamentos, pois ao final a probabilidade de ocorrerem surpresas desagradáveis é grande. Um bom projeto, incluindo estudo teórico de cobertura e planejamento de instalações diminui a probabilidade de erros e garante maior satisfação.