Lição 3 – A camada F2

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A camada F2 é a principal região refletora para a comunicação em alta frequência (HF) a grande distância devido a sua alta concentração de elétrons. A ionização nesta camada se deve principalmente à radiação ultravioleta do Sol, logo seu comportamento é influenciado pela hora do dia, pela estação do ano e pela estação do ano.

Devido à densidade do ar ser extremamente baixa, que impede a rápida recombinação de íons e elétrons livres, a camada F2 é capaz de armazenar a energia recebida pelo Sol durante muitas horas e, por esta razão, não existe uma diferença tão extrema na sua propriedade refletora ao longo da noite, pois sua densidade de ionização decresce lentamente.

Exemplo de Refração Óptica

Exemplo de Refração Óptica

Como se pode entender este fenômeno da reflexão e da refração de ondas de rádio? A analogia com a óptica é muito útil. Um fenômeno conhecido para a luz é que ela se refrata quando propaga de um material para o outro. Quando a luz se propaga pelo ar e passa para outro material, como vidro ou água, sofre um desvio na sua trajetória. A figura 3 mostra um exemplo clássico é a da submersão parcial de uma caneta em água.

O mesmo ocorre com a propagação de ondas de rádio de alta frequência. Nas camadas ionosféricas, a densidade eletrônica está mudando constantemente e com ela o índice de refração. Isto significa que as propriedades refletoras das camadas se devem a um grande número de refrações. A trajetória que o sinal de ondas curtas segue é, na realidade, uma curva (figura 4) cuja curvatura depende do ângulo de incidência das ondas, da intensidade de ionização da camada ionizada e da frequência do sinal.

O fator da intensidade de ionização é totalmente fora de controle, portanto, a seleção de frequências para a propagação de ondas curtas deve ser avaliada conhecendo-se as propriedades da antena transmissora através de um diagrama de radiação e a frequência mais alta que é devolvida pela ionosfera.
Curva de propagação

Representação da curva de propagação de um sinal de ondas de rádio (onde, T é o transmissor e R é o receptor)

Com o objetivo de poder prever com um determinado grau de exatidão a transmissão de ondas curtas para emissoras correspondentes, existe uma rede mundial de estações de sondagens da ionosfera vertical. Basicamente estas estações constam de um transmissor e um receptor combinados com uma antena que irradia verticalmente para cima. Por meio desta disposição é possível determinar a altura da ionosfera e a frequência máxima que é refletida. Desta forma, determina-se a frequência máxima para a camada F2, também denominada frequência crítica (FC) e estimar as propriedades reflexivas para uma incidência oblíqua.

Para as comunicações a grande distâncias, dirige-se a antena transmissora bem paralelamente ao solo, de modo que se possa cobrir a maior distância possível com apenas uma reflexão. A curvatura permite que o feixe ‘entorte’ suavemente incidindo num ponto da camada F2. Este ponto é denominado ponto de reflexão ou ponto de controle e está situado a meio caminho entre o transmissor e o ponto de aterrissagem do sinal. Desta forma, a maior distância a cobrir com apenas um ‘salto’ é de 4000 km e a propagação é determinada pelas propriedades refletoras do ponto de controle, a 2000 km da antena emissora.

Na próxima lição, entenderemos como ocorre a propagação em múltiplos saltos.

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