Lição 9 – Perdas de sinal entre o transmissor e o receptor

Até agora os esforços foram concentrados em determinar a frequência mais alta possível para um circuito: a FMU (Frequência Máxima Utilizável) que proporciona comunicação segura durante 50% do tempo e a FOT (Frequência ótima de trabalho) que segundo se diz seria para 90% do tempo.

Um observador casual poderia supor que qualquer frequência de ondas curtas abaixo da frequência máxima utilizável, poderia servir e que teria a vantagem adicional de proporcionar comunicações seguras durante todas as estações e atividades de manchas solares. Porém, isto seria demasiadamente otimista. A seleção de frequências não está limitada ao lado superior do espectro de ondas curtas, mas também pelo seu lado inferior. Não só há uma frequência máxima utilizável como também uma frequência mínima utilizável, que é característica para cada trajetória e cada estação do ano.

A parte das perdas de sinal tem lugar nos extremos, transmissor e receptor, devido à falta de adaptação, perdas na antena, etc. Produz-se uma considerável perda de energia no espaço do caminho do transmissor ao receptor. O sinal total que chega a antena receptora, depois de refletir-se contra a ionosfera, está composto de sinais individuais que tenham seguido diferentes trajetórias. Durante a sua viagem, fora submetido a diferentes classes de perda na trajetória. Primeiramente, existe o que se chama dispersão em proporção inversa ao quadrado da distância, causada simplesmente pela dispersão de energia de um ponto (antena transmissora). Para limitar a dispersão desnecessária, a maioria das emissoras de ondas curtas usam antenas de feixe, que tem a propriedade de dirigir a energia dentro de um ângulo horizontal relativamente pequeno (20 a 30 graus), suficiente para cobrir a área objetivo. O uso de uma antena direcional proporciona ganhos de sinal na direção preferida, porém não afeta o efeito de difusão: simplesmente a mesma quantidade de energia “plena” chega a uma área mais ampla, mais distante do transmissor.

A segunda fonte importante de perdas de sinal é a absorção na ionosfera. Esta absorção tem lugar principalmente na região D a altura entre 50 e 80 km e a quantidade é proporcional à longitude da trajetória na camada: quanto mais longa é a trajetória, tanto maior é a absorção. Isto significa que a absorção aumenta em função do número de saltos e, portanto, também em razão da distância entre o transmissor e o receptor. Em latitudes médias (40° a 70°), podemos acrescentar que a quantidade de absorção por salto depende de fatores tais como o número de manchas solares, o ângulo de elevação do feixe (que depende das características da antena transmissora), da frequência e da hora do dia. Para ser mais exato: a absorção aumenta com o grau de ionização da região D e com a atividade crescente das manchas solares; as frequências baixas são mais suscetíveis a ela que as frequências altas e, quanto maior o salto, mais absorção pode esperar-se devido à baixa elevação do sinal. Nas regiões tropicais, a influência da absorção tende a ser maior que nas latitudes mais altas. A absorção nessa região é influenciada também pela variedade do perfil da camada F e outros fatores.

Frequências máxima e mínima utilizáveis (MUF e LUF, em inglês) no circuito Amsterdã-Nova York em junho de 1967 (número de manchas solares = 80).

Em terceiro lugar: as reflexões terrestres que ocorrem quando o sinal está tocando a terra entre reflexões ionosféricas, tomam uns 2 dB por reflexão.
E como quarta causa de perdas de sinal, existe sempre a dispersão de sinal, que acontece ao penetrar nas camadas ionosféricas. A quantidade de dispersão dependerá do grau de ionização nas camadas penetradas e será inversamente proporcional à frequência utilizada (quanto mais alta a frequência, tanto menor a dispersão produzida).

Estes fatores determinam o que recebe o nome de frequência mínima utilizável para um circuito. É possível dispor de uma representação gráfica desta frequência no diagrama de FMU (figura ao lado), para um circuito determinado e também para certas disposições referentes a potência efetiva irradiada da antena transmissora. No entanto, a condição de que a absorção decresce ao aumentar a frequência é importante para as emissoras de médias e baixas potências, porque quanto mais alta é a frequência, tanto mais sinal pode situar-se na área de recepção com a mesma PER (potência efetiva irradiada). Observa-se que a FMU para este circuito em pleno verão não alcança o mesmo alto valor que tem no inverno. A explicação para isso é que no inverno (novembro-fevereiro no hemisfério setentrional), o Sol está a uns 5 milhões de quilômetros mais próximo da Terra que no verão.

Em condições favoráveis, a frequência mínima utilizável pode chegar a ser tão alta que toque ou ultrapasse a frequência máxima utilizável. Nestas condições, não é possível a comunicação em ondas curtas. Ditas condições podem apresentar-se em algumas distantes trajetórias, onde as transições dia-noite reduzem a FMU, tanto que grandes partes da trajetória no hemisfério diurno aumentam a frequência mínima utilizável.

Já ouviu falar em fading, ou desvanecimento? Saiba mais sobre o que causa esse fenômeno na nossa próxima lição.