PROPAGAÇÃO DE SINAIS DE RÁDIO PELA IONOSFERA
Afinal o que é Ionosfera?
A ionosfera é uma parte da atmosfera superior situada entre 60 e 1000 quilômetros da Terra. Onde a radiação ultravioleta é extrema e a radiação solar de raios-x ioniza os átomos e moléculas, criando assim uma camada de elétrons.
Isso acontece porque a energia do Sol e dos raios cósmicos fazem com que os átomos percam seus elétrons, ou seja, sejam ionizados e, portanto, fiquem carregados positivamente.
Esses elétrons ionizados se comportam como partículas livres e formam uma camada atmosférica, essencial para o funcionamento de sistemas como o GPS e as ondas de rádio.
Camadas da atmosfera
Antena típica usada para comunicações HF
Propagação HF e ondas do céu
Ao usar a propagação de HF através da ionosfera, os sinais de rádio deixam o transmissor na superfície da Terra e viajam em direção à ionosfera, onde alguns deles são devolvidos à Terra.
Conceito básico de propagação de rádio ionosférica Observe como o sinal é refratado ao entrar na camada ionosférica
Os sinais de rádio que viajam para longe da superfície da Terra são chamados de ondas do céu por razões óbvias. Se eles forem devolvidos à Terra, então a ionosfera pode (muito simplesmente) ser vista como uma vasta superfície refletora envolvendo a Terra que permite que os sinais viajem por distâncias muito maiores do que seria possível.
Naturalmente, isso é uma grande simplificação porque a frequência, hora do dia e muitos outros parâmetros governam a reflexão, ou mais corretamente a refração dos sinais de volta à Terra.
Propagação de HF e regiões ionosféricas
Dentro da ionosfera, os níveis de ionização que afetam as ondas de rádio variam. Existem algumas áreas onde os níveis de ionização são mais elevados do que outras.
Como resultado, é comumente afirmado que existem várias camadas dentro da ionosfera. Mais corretamente, há várias regiões, pois o nível de ionização não se reduz a zero, mas, em vez disso, há vários picos de ionização.
As principais regiões são detalhadas a seguir:
Região D: quando uma onda do céu deixa a superfície da Terra e sobe, a primeira região de interesse que atinge na ionosfera é chamada de região D. Essa região atenua os sinais à medida que eles passam. O nível de atenuação depende da frequência. As frequências baixas são mais atenuadas do que as mais altas.
Região E: uma vez que os sinais tenham passado pela região D, eles alcançam a região E. Embora ainda haja uma pequena atenuação dos sinais, essa região reflete, ou mais corretamente refrata os sinais, às vezes o suficiente para devolvê-los à terra. O nível de refração reduz com a frequência e, portanto, os sinais de frequência mais alta podem passar por esta região e para a próxima região. A região E é de grande importância para a propagação de HF na extremidade inferior do espectro de HF e até mesmo no espectro de MF.
Região F: A região ou camada F é aquela que permite a propagação de HF para fornecer comunicações em todo o mundo. Os sinais que conseguirem passar pelas regiões D e E chegarão à região F.
Novamente, isso atua para refratar os sinais e eles podem ser devolvidos à Terra. Durante o dia, essa região costuma se dividir em duas, conhecidas como regiões F1 e F2.
Camadas da ionosfera terrestre
As diferenças diurnas e noturnas nas camadas da ionosfera terrestre.
Distância de salto de propagação HF e zona de salto
Ao usar a propagação de HF, geralmente é conveniente definir algumas das distâncias envolvidas.
Distância de salto: a distância de salto para um sinal usando propagação HF através da ionosfera é a distância na superfície da Terra entre o ponto onde os sinais de rádio de um transmissor, transmitidos para a ionosfera e refratados para baixo pela ionosfera, até o ponto onde eles retornam terra e são recebidos.
Zona de salto: Quando os sinais são transmitidos na parte HF do espectro, eles se estendem apenas por um pequeno raio ao redor do transmissor por meio da onda terrestre. Além disso, eles não são audíveis até que a onda do céu retorne à terra. A zona de ignorar ou zona silenciosa é uma região onde uma transmissão de rádio não pode ser recebida. A zona está localizada entre regiões cobertas pela onda terrestre e onde a onda celeste retorna pela primeira vez à terra.
Propagação HF e seleção de frequência
Reflexão ionosférica pelas camadas D, E e F
Vários saltos
Embora seja possível alcançar distâncias consideráveis usando a região F conforme já descrito, por si só isso não explica o fato de que os sinais de rádio são regularmente ouvidos de lados opostos do globo usando propagação de HF com a ionosfera. Isso ocorre porque os sinais são capazes de sofrer várias “reflexões”.
Uma vez que os sinais são devolvidos à Terra da ionosfera, eles são refletidos de volta para cima pela superfície terrestre e, novamente, são capazes de sofrer outra “reflexão” pela ionosfera. Naturalmente, a intensidade do sinal é reduzida a cada “reflexão” e também foi descoberto que diferentes áreas da Terra refletem os sinais de rádio de maneira diferente. Como pode ser antecipado, a superfície do mar é um refletor muito bom, enquanto as áreas desérticas são muito pobres.
Propagação de HF com múltiplas reflexões ionosféricas
Propagação do Sol e HF
A ionização na ionosfera é causada principalmente pela radiação do sol. Como resultado, o estado do Sol e a radiação recebida dele governam o estado da ionosfera e a propagação de HF.
Existem vários tópicos importantes sobre o Sol e a radiação recebida dele.
O Sol: O Sol é uma estrela fascinante – descobrir tudo sobre ele é fascinante, por direito próprio.
Manchas solares e ciclo de manchas solares: As manchas solares são áreas na superfície do Sol que são um pouco mais frias do que as áreas circundantes. Sua presença leva a níveis mais elevados de radiação sendo emitida e, portanto, isso afeta a propagação de HF.
Perturbações solares: de vez em quando, ocorrem grandes perturbações na superfície do sol. Flares solares e ejeções de massa coronal, CMEs também dão origem a níveis aumentados de radiação que, por sua vez, afetam a propagação de HF.
Perturbação Ionosférica Súbita, SID: A Perturbação Ionosférica Súbita é normalmente o resultado de uma ejeção de massa coronal. Um CME tem um efeito importante nas condições de propagação de HF.
Mapa de propagação
A tabela acima mostra as condições de propagação para diversas bandas – HF e VHF. Mostra também informações e dados dos índices A, K, Fluxo Solar e outras informações uteis para podermos avaliar as possibilidades de contatos a curta ou longa distancia-DX. Vamos entender as principais e mais importantes informações e dados mostrados na tabela:
SFI: Mostra o Indice de Fluxo Solar (quantidade de energia recebida do sol). Quanto maior o valor, melhores condições para fazermos DX.
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INDICE – SFI
|
CONDIÇÕES PARA O DX
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|---|---|
|
60 a 120
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Ruim
|
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120 a 180
|
Moderada
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180 a 240
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Boa
|
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Acima de 240
|
Excelente
|
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A
|
K
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CAMPO MAGNÉTICO
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|---|---|---|
|
0 – 3
|
0
|
Quiet (Quieto)
|
|
4 – 6
|
1
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Quiet to unsettled (Quieto a perturbado)
|
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7 – 14
|
2
|
Unsettled (Perturbado)
|
|
15 – 47
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3 – 4
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Active (Ativo)
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48 – 79
|
5
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Minor storm-Pequena tempestade
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80 – 131
|
6
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Major storm-Grande tempestade
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132 – 207
|
7
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Severe storm-Tempestade severa
|
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208 – 400
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8 – 9
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Very major storm-Tempestade muito severa
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X – Ray: Indica possíveis “blackouts” nas bandas de ondas curtas.
304A: Quantidade de raios ultravioleta emitidos pelo Sol.
Ptn Flx e Elc Flx: Fluxos de Prótons e Elétrons. Mostram as possibilidades de ocorrerem “tempestades de radiação solar”.
Aurora: Possíveis tempestades geomagnéticas. Os valores variam entre 5 a 10 e quanto maior, pior para DX.
Condições de comunicações das bandas de radio HF e VHF:
Poor (ruim), Fair (média), Good (boa).
Geomag Field: Condição do Campo Geomagnético da Terra.
Sig Noise Lvl: Relação sinal ruído.
