Tipos de ondas em telecomunicações

     Basicamente, há dois tipos de ondas eletromagnéticas transmitidas: onda terrestre e onda celesteo.

     Onda terrestre

     A onda terrestre ou superficial é uma onda cujo modo de propagação depende das características de condutividade do solo e do relevo de uma região. Dependendo da condutividade dos meios que encontra em seu percurso, uma   porção da energia da onda superficial é absorvida pelo solo. O grau de absorção varia de maneira inversamente proporcional à condutividade da superfície: quanto maior a condutividade, menor a absorção e maior o ângulo de inclinação (o ângulo entre a superfície e o plano de transmissão), resultando em maior alcance da onda superficial. Por exemplo, transmissões sobre água salgada têm alcance consideravelmente maior que transmissões sobre o solo.
     A propagação por onda terrestre pode apresentar dois tipos de ondas: onda direta
e onda refletida.
     A onda direta se propaga quase em linha reta entre o transmissor e o receptor.
     Na verdade, é ligeiramente inclinada em direção à superfície, devido à refração na troposfera, com distância de transmissão indo além do horizonte visual. É também chamada de onda troposférica.
    A onda refletida é a porção da onda terrestre que se reflete na superfície. A intensidade com que ela é refletida depende do coeficiente de reflexão da superfície contra a qual se choca e do ângulo de incidência. Embora esse ângulo e o ângulo de reflexão sejam iguais, há defasagem de 180o na fase das ondas incidente e refletida. Esse tipo de onda é considerado indesejável em certos casos, podendo provocar o cancelamento completo da onda na antena receptora, caso esta receba simultaneamente as ondas direta e refletida com a mesma amplitude.
     Contudo, em geral o cancelamento é parcial, pois, além de a defasagem não ser exatamente de 180o, pelo fato de a onda refletida demorar mais tempo para chegar à antena receptora, a onda refletida pode apresentar menor intensidade causada pela absorção parcial da onda irradiada.

     Onda celeste

     A onda celeste se propaga na atmosfera por meio de refrações na ionosfera, retornando à superfície terrestre. Ao retornar, ela pode ser refletida na ionosfera, repetindo o processo e possibilitando transmissões a longas distâncias.
     A ionosfera influi de maneira decisiva na propagação por onda celeste, pois pode agir como condutor, absorvendo parte da energia da onda transmitida, ou como espelho rádio, refratando a onda celeste na superfície. A capacidade da ionosfera de retornar uma onda de rádio depende de fatores como densidade de íons, ângulo de irradiação e frequência de transmissão. Em algumas situações, a onda nem mesmo é refratada, atravessando a ionosfera.
     A distância entre a antena transmissora e o ponto de retorno à superfície depende do ângulo de irradiação, que é limitado pela frequência (quanto maior a frequência, mais difícil é a refração), apesar de resultar em maior alcance. Cada camada da ionosfera pode refratar ondas de rádio até uma frequência máxima, a MUF (maximum usable frequency – máxima frequência útil).
     Dessa análise, pode-se concluir que existe uma frequência ótima, a OWF (optimum work frequency – frequência ótima de trabalho), que representa certo percentual da MUF. Além do estado da ionosfera, fatores como comprimento do circuito, ciclo solar e sazonalidade são usados para estabelecer a MUF para cada hora e camada da ionosfera ou para fazer uma predição de seu valor com base em observações efetuadas ao longo do tempo.
     O ângulo de irradiação é outro fator importante. Acima de determinada frequência, as ondas transmitidas não são refratadas, pois seguem pelo espaço.
     Contudo, se o ângulo de irradiação for reduzido, parte das ondas de alta frequência retorna à superfície. O ângulo limite a partir do qual não ocorre reflexão da onda na ionosfera é chamado de ângulo crítico para determinada frequência.
     Vamos analisar a seguinte situação: uma onda incidindo sobre uma superfície que separa dois meios, os quais têm, portanto, índices de refração diferentes, n1 e n2.
     Na refração, temos:

          n1 · senθ1 = n2 · senθ3

em que:

           n = velocidade da luz no vácuo velocidade da luz no meio.

     Na reflexão, temos:

           θ1 = θ2

     O ângulo de irradiação é determinado em função da frequência utilizada e da distância entre transmissor e receptor, de maneira aproximada.
     O caminho percorrido pela onda de rádio desde o transmissor até o retorno à superfície é denominado salto. Dependendo da distância até o receptor, a onda pode efetuar mais de um salto (a onda reflete na Terra e volta à ionosfera, onde é refratada, e assim por diante). Durante o percurso, ocorrem dois fenômenos:
     • Distância de salto – Distância entre o transmissor e o retorno à superfície, ou distância entre os saltos efetuados.
     • Zona de silêncio – Região na superfície terrestre que se estende desde o limite do alcance da onda superficial até o ponto de retorno. Nenhuma onda transmitida é recebida nessa zona. 

     As camadas que formam a ionosfera sofrem consideráveis variações em altitude, densidade e espessura, devido à variação na atividade solar. Durante os períodos de máxima atividade solar, a camada F é mais densa e se forma nas altitudes maiores, influenciando decisivamente a distância de salto e o alcance das ondas de rádio transmitidas. À noite, com a ausência de atividade solar, os sinais que seriam normalmente refratados pelas camadas D e E são refratados pela camada F, resultando em maior distância de salto.
     O sinal transmitido não chega ao receptor com a mesma potência. A propagação das ondas de rádio impõe perdas ao sinal, existindo diversas causas para a degradação do sinal.