OrigemAumentos e diminuições rápidos de um campo eletromagnético, produzido pela energização e desenergização alternada de um circuito: o oscilador. A oscilação elétrica é irradiada pela antena na forma de onda.
A divisão que a fonte cobra: ondas mecânicas e sonoras precisam de meio material; as eletromagnéticas não — por isso há comunicação no espaço sideral.
A onda no desenhoParte positiva acima da linha média de referência, parte negativa abaixo dela.
| Grandeza | Definição |
|---|---|
| Ciclo | Uma oscilação completa da onda. |
| Amplitude | O maior valor positivo ou negativo — também chamado valor de pico. É proporcional à energia do impacto (a pedra no lago). |
| Frequência | Número de oscilações (ciclos) num período de tempo; mede-se em ciclos por segundo (c/s) ou hertz (Hz). |
Os dois exemplos da fonte60 Hz = 60 ciclos por segundo · 500 kHz = 500.000 ciclos por segundo.
Múltiplos: $1 \text{ Hz} = 1 \text{ c/s}$ · $1 \text{ kHz} = 1 \times 10^3 \text{ Hz}$ · $1 \text{ MHz} = 1 \times 10^6 \text{ Hz}$ · $1 \text{ GHz} = 1 \times 10^9 \text{ Hz}$ · $1 \text{ THz} = 1 \times 10^{12} \text{ Hz}$.
A comunicação a bordo existe, primeiramente, para mensagens de segurança da vida humana e da navegação. Operacional, comercial e social é secundário: mínimo necessário, e sempre cede lugar à mensagem de segurança.
DefiniçãoDistância percorrida pela onda durante um ciclo; letra grega lambda ($\lambda$).
$\lambda = c/f$, com $c$ em metros/seg e $f$ em Hz, onde $c$ é a velocidade da luz: $c = 3 \times 10^8 \text{ m/s}$.
Exemplo da fonteFrequência de 15000 kHz → $\lambda = 3 \times 10^8 / 15 \times 10^6$ → $\lambda = 20 \text{ m}$.
A relação inversa, nas duas direções: quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda; quanto maior o comprimento de onda, menor a frequência.
Por que "eletro-magnética"Duas ondas associadas — uma da oscilação do campo elétrico, outra do campo magnético — propagando-se com ângulo de 90° entre si.
| Polarização | Vetor do campo elétrico |
|---|---|
| Horizontal | Paralelo à superfície da Terra. |
| Vertical | Perpendicular à superfície da Terra. |
Nas baixas frequências, com transmissão ao longo do solo, todas as ondas são verticalmente polarizadas: as componentes horizontais produzem correntes no solo que absorvem rapidamente sua energia. Por isso, em ondas longas e médias, usa-se a vertical. Nas frequências mais altas, o solo tem pequena influência e as ondas podem ter qualquer polarização.
Há uma faixa visível ao olho humano — o espectro visível, onde se insere a luz. Logo abaixo dele, o infravermelho; logo acima, o ultravioleta.
A separação que a banca trocaDependem do meio: reflexão, refração, absorção, difração, dispersão, difusão. Não depende do meio: a interferência.
| Fenômeno | O que é |
|---|---|
| Reflexão | Mudança de direção no mesmo meio, quando a onda incide na superfície de separação com outro meio. |
| Refração | A onda continua a se propagar no novo meio, após incidir na superfície de separação. |
| Absorção | Parte ou toda a energia da onda é absorvida pelo meio ao longo da propagação. |
| Difração | A onda passa por um orifício ou contorna um objeto de dimensão da mesma ordem de grandeza do seu comprimento de onda. |
| Dispersão | Separação da onda em várias componentes espectrais de diferentes frequências — a luz branca no prisma. |
| Difusão | Reflexão em superfície não polida (áspera): a onda se espalha em todas as direções. |
| Interferência | Duas ou mais ondas de mesmo comprimento chegam simultaneamente ao mesmo ponto: resulta onda de maior amplitude ou anulação total. |
Vácuo × atmosfera. No vácuo, a propagação é em linha reta. Na atmosfera, camadas de composição diferente conforme a altitude fazem a onda refratar continuamente ao passar de uma para outra: a trajetória vira curva e a onda pode retornar à superfície por reflexão.
Na prática, os efeitos dificilmente ocorrem isolados — os sete ocorrem simultaneamente, em maior ou menor intensidade.
MecanismoA onda rádio propaga-se pela atmosfera normalmente por meio da reflexão nas camadas da atmosfera ou na própria superfície da Terra. Boas condições de reflexão → facilidade de propagação.
A camada de maior importância é a última — a parte superior da atmosfera, a ionosfera, aproximadamente entre 60 e 1000 km da superfície, onde a matéria está em estado de ionização.
Como se formamDe dia, os raios ultravioleta do Sol bombardeiam continuamente e libertam elétrons das moléculas gasosas. Máxima intensidade com o Sol a pino.
| Camada | Altitude | Característica |
|---|---|---|
| D | entre 60 e 90 km | A mais baixa. Grande importância na reflexão de ondas longas; transparente para ondas de pequeno comprimento. Só existe no período diurno. |
| E | entre 100 e 150 km | De noite, importante para ondas médias; de dia, não tem muita importância. |
| F1 | entre 180 e 200 km | Aparece com maior significado no período diurno, na parte superior da ionosfera. |
| F2 | entre 250 e 400 km | Largura maior durante o dia; pela baixa densidade da atmosfera e pela largura, os elétrons livres persistem muitas horas após o pôr do sol. |
À noite: a camada D desaparece (não há incidência de ultravioleta) e permanecem E, F1 e F2 — condição favorável à propagação. F1 e F2 tendem a se fundir em uma só, a camada F, de grande importância para ondas de pequeno comprimento (alta frequência).
E Esporádica — ocasional, na altura da camada E e aproximadamente na altura do equador: nuvens de ar ionizado que evitam que algumas frequências alcancem camadas mais elevadas e, por outro lado, permitem que frequências muito altas, às vezes superiores a 30 MHz, sejam refletidas a longas distâncias.
Resumo da fonte: D e E refletem grande comprimento (baixa frequência) e são permeáveis às ondas curtas; as F são as barreiras de reflexão das ondas curtas (alta frequência).
Os quatro pontos básicosPotência da emissão · Antena do transmissor · Frequência escolhida · Ionização das camadas refletoras e sua altitude.
| Tipo | Definição |
|---|---|
| Ondas Terrestres | Não necessitam de reflexão; acompanham aproximadamente a superfície da Terra, tendendo a seguir sua curvatura — o que torna possível a transmissão a longas distâncias. A condutividade do terreno é fator determinante na atenuação. |
| Ondas Diretas | Propagam-se em linha reta, diretamente do transmissor para o receptor. |
| Ondas Celestes | Dependem da reflexão nas camadas da ionosfera para alcançar o receptor na superfície. |
Dutos — regiões onde as ondas ficam aprisionadas, confinadas e concentradas por reflexões sucessivas, atingindo regiões bem além do horizonte normal e distâncias além do alcance nominal.
FórmulaRelação entre a velocidade de propagação ($3 \times 10^8$ m/seg) e o comprimento da onda: $f = c / \lambda$, isto é, $f = 3 \times 10^8 / \lambda$.
Sonoras × hertzianas. As ondas mecânicas entre 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz) são as sonoras — mesma faixa de audição do ouvido humano. As ondas rádio são geradas em circuitos de radiotransmissão e captadas por antena: as hertzianas.
As hertzianas dividem-se em oito faixas; as siglas vêm das primeiras letras da identificação em inglês.
| Sigla | Nome | Faixa | Uso |
|---|---|---|---|
| VLF | Very Low Frequency — Frequência Muito Baixa | menores que 30 kHz | comunicações a média e longa distância; radiodifusão |
| LF | Low Frequency — Frequência Baixa | 30 a 300 kHz | média e longa distância; radiofaróis (radiogoniometria); radiodifusão |
| MF | Medium Frequency — Frequência Média | 300 kHz a 4 MHz | média distância; radiofaróis; radiodifusão; radiotelefonia; NAVTEX |
| HF | High Frequency — Frequência Alta | 4 MHz a 30 MHz | média e longa distância; radiotelefonia; radiotelex |
| VHF | Very High Frequency — Frequência Muito Alta | 30 MHz a 300 MHz | curta distância; televisão; AIS SART |
| UHF | Ultra High Frequency — Frequência Ultra Alta | 300 MHz a 3.000 MHz | curta distância; via satélite; televisão; EPIRB; radar |
| SHF | Super High Frequency — Frequência Super Alta | 3.000 MHz a 30.000 MHz | via satélite; radar; SART |
| EHF | Extremely High Frequency — Frequência Extremamente Alta | 30.000 MHz a 300.000 MHz | via satélite; radar |
Onde a banca troca: o limite de 4 MHz separa MF de HF (não 3 MHz); NAVTEX é MF, AIS SART é VHF, EPIRB é UHF e SART é SHF. Só VHF, UHF e SHF aparecem com equipamento nominado.
Por que subir a frequênciaA absorção nas camadas ionosféricas decresce quando a frequência aumenta — procura-se usar a mais elevada possível a cada momento.
O teto. Acima de certos valores, as ondas atravessam as camadas em vez de se refletirem de volta à Terra.
MUFFrequência máxima utilizável — a máxima refletida na ionosfera de um modo particular. Depende da hora do dia, da estação do ano, da latitude e do ciclo de manchas solares, e varia com qual camada reflete. Para cada camada, obtém-se quando o caminho da onda deixa a Terra tangencialmente, aproximando-se da camada de modo tão oblíquo quanto possível.
Os serviços de previsão ionosférica publicam cartas, ábacos e programas com as MUF em função da estação costeira (por exemplo, Rio Rádio), da latitude e da distância.
FOTFrequência ótima de trabalho ou tráfego. Na prática, a primeira escolha deve ser na ordem de 0.85 da MUF: $FOT = 0.85 \, MUF$.
| A "janela" — condições normais | Como varia |
|---|---|
| Dia × noite | a MUF durante o dia é maior que durante a noite |
| Inverno × verão | as MUF do inverno são menores e variam mais que as do verão |
| Distâncias menores que 1000 km (600 milhas náuticas) | normalmente frequências abaixo de 15 MHz |
| Distâncias maiores que 1000 km (600 milhas náuticas) | normalmente frequências acima de 15 MHz |
A noite. A absorção atmosférica é muito menor à noite; como a MUF noturna, sob certas condições, geralmente é menor que a metade da diurna, a longa distância à noite pode-se usar frequências consideravelmente menores. A MUF é maior no verão que no inverno; em tempestades ionosféricas, fica mais baixa em algumas direções e mais alta em outras.
Rotina de cálculo: retirada a MUF, calcula-se a FOT e usa-se a frequência mais próxima desse resultado, para mais ou para menos. A frequência selecionada não pode ser maior que a MUF.
| Faixa | Mecanismo predominante | Alcances e observações |
|---|---|---|
| VLF | Onda terrestre, seguindo a curvatura da Terra; bem refletida na camada D — a altura dessa camada é da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda, formando um guia de ondas entre o solo e a camada D. | Atenuação muito pequena; até 12.000 milhas náuticas. Exige imensos arranjos de antenas e transmissores de alta potência. Penetra o mar em algumas dezenas de metros — comunicação com submarinos imersos. |
| LF | Predomina a onda terrestre, com alcance reduzido (frequências maiores), sobretudo sobre terra de baixa condutividade. O guia solo–camada D também se aplica, com condições mais estáveis que em VLF. | De mil a duas mil milhas náuticas; exige grandes antenas e transmissores de alta potência. |
| MF | Depende da onda terrestre, com grande redução de alcance pelo aumento da atenuação na superfície; a onda celeste começa a ser significativa, sobretudo à noite. | Estação costeira: boas comunicações por voz até 300 milhas náuticas. Estação de navio: 150 milhas náuticas em radiotelefonia e 300 milhas náuticas em DSC (Chamada Seletiva Digital)/Telex. |
| HF | Predominantemente onda celeste, de dia e de noite. A terrestre está presente, mas atenua rapidamente a valor desprezível. A camada D tem pouco efeito acima de 4 MHz; a longa distância se dá por reflexão nas camadas E e F, inclusive por múltiplas reflexões solo–ionosfera ou entre camadas. | Em geral, quanto mais alta a frequência de HF, maior o alcance. Melhor política: a mais alta frequência consistente com a distância do circuito, com reflexão simples, aplicando MUF e FOT. |
| VHF | Acima de 50 MHz, o mecanismo predominante é a onda direta. | Satélite exige visão desobstruída; em terra depende da altura das antenas. O horizonte rádio em VHF é maior que o óptico na razão de 4/3. |
| UHF e SHF | Propagação por ondas troposféricas e reflexões diversas. | Televisão, comunicações via satélite, auxílios à navegação, radar e SART. |
A pegadinha dos 300: em MF, 300 mn é voz na costeira e DSC/Telex no navio — a radiotelefonia de navio fica em 150 mn.
CW e portadoraSérie de ondas em frequência e amplitude constante = onda contínua (CW — Continuous Wave); não pode ser ouvida, exceto nas baixas frequências, onde produz um zumbido forte. Modificada (modulada), passa a chamar-se onda portadora.
| Método | O que varia · o que fica constante |
|---|---|
| AM — amplitude | O áudio faz variar a amplitude da portadora; a frequência se mantém constante. |
| FM — frequência | Leva a frequência a variar para cima e para baixo de sua frequência média; a amplitude se mantém constante. |
| PM — pulsos | Transmissão interrompida: pulsos extremamente rápidos de energia, seguidos de períodos relativamente longos de silêncio. |
Classe de emissão = conjunto de características, em símbolos padronizados: 1º tipo de modulação da portadora principal · 2º natureza do sinal que modula a portadora · 3º tipo de informação a transmitir · e, se for o caso, 4º características adicionais (especificações dos sinais) · 5º natureza da multiplexagem. Descrição completa: Regulamento de Radiocomunicações (RR) da ITU.
Designações OFICIAISCódigos atribuídos às classes de emissão.
| Código | Significado |
|---|---|
| H3E | Banda lateral única, portadora completa. |
| R3E | Banda lateral única, portadora reduzida. |
| J3E | Banda lateral única, portadora suprimida. |
| F1B | Telegrafia de impressão direta em banda estreita (NBDP), com correção de erros; modulação em frequência. |
| G2B | Telegrafia de recepção automática, um só canal com informação quantificada ou digital, por meio de subportadora modulada; modulação em fase. |
H · R · J — a tríade que a banca embaralha: todas são banda lateral única; muda só a portadora — H completa, R reduzida, J suprimida.
Designações NÃO oficiaisCódigos mais generalizados, diferentes dos códigos das classes de emissão.
| Código | Significado |
|---|---|
| TLX | Telex |
| TF | Telefone |
| FAX | Fac-símile |
| SSB | Banda lateral única |
| AM | Modulação em amplitude |
| FM | Modulação em frequência |
| PM | Modulação por pulsos ou em fase |
PM é o único código da lista não oficial com duas leituras: por pulsos ou em fase.
Funcionamento duploEmissora: irradia para o espaço as ondas geradas pelo transmissor. Receptora: capta essa energia distribuída e a dirige ao receptor. Espera-se dela: irradiar o máximo de energia emitindo, recolher o máximo possível recebendo.
| Parâmetro | Definição |
|---|---|
| Ganho | Eficiência com que transmite e/ou recebe sinais em uma frequência, em relação ao seu padrão de construção; expressa em decibéis (dB). Ganhos elevados → padrões de radiação com maiores alcances. |
| Diretividade | Representa a direção ou caminho de propagação dos sinais irradiados/recebidos. |
| Frequência de ressonância | Frequência em que a antena apresenta seu melhor rendimento. Depende das dimensões físicas: quanto maior o tamanho, menor a frequência de ressonância. |
| Resistência de irradiação | Resistência necessária para dissipar a energia absorvida da fonte geradora; é basicamente a resistência do material de que a antena é construída. |
MateriaisAço inox, fibra de vidro e alumínio especial.
Irradiação e recepção são mais eficientes em ressonância: configurações com antenas de ¼ do comprimento de onda ($\lambda$) ou ½, ou seus múltiplos. A ressonância é mais importante na transmissão do que na recepção — transmissores antigos podiam ser avariados ao alimentar antena fraca; os modernos incorporam circuito de proteção automático que desliga o transmissor ou reduz a potência.
| Banda | Comprimento de onda | Antena |
|---|---|---|
| VHF marítimo | 156 a 174 MHz → $\lambda$ de cerca de 2 metros | Possíveis ¼ e ½ de onda. Desenho mais básico: dipolo vertical — divisão de um elemento de ½ conectada no centro a cabo alimentador balanceado. Também plano de aterramento artificial de ¼: haste e vertical, tipicamente de 1,5 m de fibra de vidro, com antena dipolo em um polo. |
| MF/HF marítimo | de 180 metros (1605 kHz) a cerca de 12 metros (25 MHz) | Ressonantes de λ/4 ou λ/2 cobrindo toda a faixa não são possíveis: usam-se várias antenas separadas tipo chicote (whip), cada uma cobrindo faixa simples ou faixas relacionadas harmonicamente. |
ATU — unidade de sintonia da antena. Emparelha a saída do transmissor com a antena sobre uma larga faixa, como acoplador que permite cobrir uma faixa com uma única antena. Usa bobinas/indutores e capacitores para obter comprimento elétrico ressonante combinado ao comprimento físico real. A eficiência de irradiação continua determinada pelo comprimento físico — ATU em antena muito curta = eficiência geral fraca. Conexões transmissor–ATU–antena: as mais curtas possíveis.
Antena de fioHavendo espaço amplo entre mastros existentes ou erguidos, a principal pode ser antena de fio estendida entre mastros ou entre mastro e outra parte elevada da superestrutura.
| Diretividade | Definição · exemplos |
|---|---|
| Onidirecionais | Diagramas de irradiação, nos vários planos, estendem-se em todas as direções, com intensidades de campo de valores diversos, mas apreciáveis. São as de VHF/MF/HF descritas e a do INMARSAT-C, que tem proteção de fibra de vidro — mantém livre de impurezas e aumenta a eficiência. |
| Direcionais | Lobo principal (feixe de energia) muito maior que os secundários numa direção, tanto no plano horizontal quanto no vertical. Exemplos: parabólica do INMARSAT-F77 na SES (Estação Terrena de Navio) e a da CES (Estação Terrena Costeira). |
A do INMARSAT F77: parabólica, montada em sistema que a mantém estabilizada independentemente dos movimentos do navio; direcional (feixe concentrado em uma direção) e trabalha com dipolo múltiplo de λ/2. Também com proteção de fibra de vidro.
RotinaTodas limpas, com depósitos de sal removidos; cabos de alimentação e de suporte checados regularmente; isoladores verificados quanto a rachaduras ou quebras e limpos com regularidade.
A sustentação de segurança da antena de fio evita que ela caia sob força imprópria — ventos fortes ou formação de gelo. Uma antena de fio reserva fica armazenada em local de fácil acesso, para ser erguida rapidamente em emergência.
Segurança pessoal. Perto da antena principal há altas voltagens e correntes de RF perigosas: a ATU e sua ligação com a antena devem ser protegidas para evitar toque no cabo de alimentação. Antes de qualquer manutenção: antena desalimentada e fusíveis principais retirados. Ao subir no mastro: acompanhado de uma pessoa como guia e usando cinto de segurança.
| Tipo | Como se limpa |
|---|---|
| De fio | Arriar e imergir totalmente, por cerca de 12 horas, em solução meio a meio de vinagre e água; depois, aplicar vaselina líquida antes de recolocar. |
| De chicote (whip) | Arriar e passar escova de aço e/ou palha de aço antes de reinstalar. Instaladas, medir as impedâncias conforme o manual, com multímetro na escala de ohmímetro. |
Precaução adicional: a antena deve ser aterrada, pois energia de RF pode ser induzida nela a partir de outras antenas a bordo ou de navios próximos. O choque de tensão induzida pode causar apenas um susto — mas dele pode decorrer outro acidente, como queda de uma escada ou perda de ferramentas.
| Sistema | Frequências | Como é a conversa |
|---|---|---|
| Simplex | As duas estações transmitem e recebem em uma só frequência. | Obriga a alternância da conversação, com a expressão "câmbio". |
| Duplex | Transmitem em frequências diferentes — a de transmissão de uma é a de recepção da outra, e vice-versa. | Como telefone comum: fala e ouve simultaneamente. |
Normalmente, as comunicações marítimas entre navios são feitas em sistema simplex.