Ondas, Propagação, Frequência e Antena

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1. Abertura

Fonte: BRASIL. Diretoria de Portos e Costas. Manual do Curso Especial de Radioperador Geral (EROG). Rio de Janeiro: DPC — Unidade 1 (itens 1.1 a 1.4): onda eletromagnética (terminologia, comprimento de onda, polarização, reflexão, refração, absorção, difração, dispersão, difusão, interferência), noções de propagação na atmosfera (camadas da ionosfera, qualidade da propagação, padrão de radiação), frequência (faixas de VLF a EHF, MUF, FOT, modulação, classes de emissão) e antena (parâmetros, diretividade, manutenção, simplex/duplex).

Edital: Anexo 2-B (obra integral, sem recorte) · Anexo 2-A, item VI — Comunicações: VI.2.1 Onda eletromagnética, VI.2.2 Noções de propagação, VI.2.3 Frequência, VI.2.4 Antena.

A comunicação a bordo é, antes de tudo, uma questão de segurança. Os meios disponíveis para comunicar-se com outra embarcação ou com uma estação de terra existem, primeiramente, para transmitir e receber mensagens relacionadas à segurança da vida humana e da navegação. Mensagens de conteúdo operacional, comercial ou social são secundárias: devem restringir-se ao mínimo necessário e sempre cedem lugar a qualquer mensagem com teor de segurança.

As radiocomunicações marítimas utilizam ondas eletromagnéticas como portadoras da mensagem. Essas ondas são geradas a bordo por um equipamento transmissor, que precisa ser alimentado por corrente elétrica.

O Serviço Móvel Marítimo permite a comunicação por rádio entre uma pessoa em terra e outra a bordo de uma embarcação em qualquer parte do mundo, e vice-versa. Ele atende à comunidade marítima, composta por armadores, agências de viagem, companhias marítimas, transportadores marítimos de carga, proprietários de embarcações de lazer e empresas de pesca, e agiliza os seguintes tipos de comunicação:

comunicações sociais;
administração da frota;
comunicações de negócio;
troca de informações estratégicas;
comunicações de segurança.

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2. Onda Eletromagnética

2.1 O que é uma onda eletromagnética

Uma onda eletromagnética é o resultado dos aumentos e diminuições rápidos de um campo eletromagnético, por sua vez produzido pela energização e desenergização alternada de um circuito. Esse circuito é o oscilador, especialmente projetado para gerar essas ondas. A oscilação elétrica que ele produz é irradiada pela antena na forma de onda eletromagnética.

Para entender o fenômeno, a fonte recorre à imagem de uma pedra lançada sobre a superfície calma de um lago (Figura 1.1): ao atingir a água, ela gera uma série de oscilações que se propagam a partir do ponto de impacto. A pedra faz as vezes do oscilador, e a superfície do lago é o meio onde as ondas se propagam — são as chamadas ondas mecânicas. A amplitude da onda gerada é proporcional à intensidade do impacto, isto é, à energia contida na pedra; da mesma forma, o oscilador de um equipamento de radiocomunicações pode gerar ondas de amplitudes diferentes.

As ondas mecânicas e as sonoras precisam de um meio material para se propagar. As eletromagnéticas não dependem de meio material — é essa propriedade que permite manter comunicações mesmo onde não há atmosfera, como no espaço sideral.

"Ondas" nada mais são do que as diversas maneiras de propagação de energia. As ondas mecânicas necessitam de um meio material para ocorrerem, as eletromagnéticas não.

2.2 Terminologia

Uma onda (Figura 1.2) é composta de uma parte positiva, acima da linha média (tempo/distância) adotada como referência, e uma parte negativa, abaixo dela.

Grandeza	Definição
Ciclo	Uma oscilação completa da onda.
Amplitude	O maior valor positivo ou negativo, também chamado de valor de pico.
Frequência	O número de oscilações (ciclos) de uma onda durante um período de tempo; mede-se em ciclos por segundo (c/s) ou hertz (Hz).

Assim, 60 Hz corresponde a 60 ciclos por segundo, e 500 kHz a 500.000 ciclos por segundo. Como os valores de frequência costumam ser grandes, recorre-se aos seus múltiplos: kilohertz (kHz), megahertz (MHz), gigahertz (GHz) e terahertz (THz).

$$\begin{aligned} 1 \text{ Hz} &= 1 \text{ c/s} \\ 1 \text{ kHz} &= 1 \times 10^3 \text{ Hz} \\ 1 \text{ MHz} &= 1 \times 10^6 \text{ Hz} \\ 1 \text{ GHz} &= 1 \times 10^9 \text{ Hz} \\ 1 \text{ THz} &= 1 \times 10^{12} \text{ Hz} \end{aligned}$$

2.3 Comprimento de onda

As ondas se deslocam no tempo e no espaço. A distância percorrida pela onda durante um ciclo chama-se comprimento de onda, representado pela 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 fonte: uma onda com frequência de 15000 kHz tem o seguinte comprimento:

$$\lambda = c/f$$ $$\lambda = 3 \times 10^8 / 15 \times 10^6$$ $$\lambda = 20 \text{ m}$$

Quanto maior for a frequência, menor será o comprimento da onda, ou quanto maior for o comprimento da onda, menor será a frequência.

2.4 Por que "eletromagnética"

A onda eletromagnética é formada pela propagação, no espaço/tempo, de duas ondas associadas: uma decorrente da oscilação do campo elétrico e outra da oscilação do campo magnético. Elas se propagam formando um ângulo de 90° entre si (Figura 1.3).

2.5 Polarização

A eficiência da propagação e da recepção é afetada pelo modo de polarização da onda. Uma onda é dita polarizada horizontalmente quando o vetor do seu campo elétrico é paralelo à superfície da Terra, e polarizada verticalmente quando esse vetor é perpendicular a ela.

Nas baixas frequências, com transmissão ao longo do solo, todas as ondas são verticalmente polarizadas, porque as componentes horizontais produzem correntes no solo que rapidamente absorvem sua energia — por isso, em ondas longas e médias, usa-se a polarização vertical. Nas frequências mais altas, o solo tem pequena influência e as ondas podem ter qualquer polarização.

O comportamento das ondas eletromagnéticas varia muito com a frequência. Existe uma faixa particularmente especial em que elas são visíveis ao olho humano: o espectro visível, onde se insere a luz (Figura 1.4). Logo abaixo do espectro visível está o infravermelho; logo acima, o ultravioleta.

2.6 Comportamentos da onda ao longo da propagação

As ondas eletromagnéticas apresentam diversos comportamentos ao longo de sua propagação, muitos deles dependentes do meio, tais como: reflexão, refração, absorção, difração, dispersão, difusão. Outro comportamento frequente, que não depende do meio de propagação, é a interferência entre ondas.

Fenômeno	O que é
Reflexão	Mudança de direção no mesmo meio, quando a onda que se propaga incide na superfície de separação com outro meio.
Refração	Ocorre quando a onda continua a se propagar no novo meio, após incidir na superfície de separação (Figura 1.5).
Absorção	Parte ou toda a energia da onda é absorvida pelo meio ao longo de sua propagação (Figura 1.7).
Difração	Ocorre quando a onda passa por um orifício ou contorna um objeto cuja dimensão é da mesma ordem de grandeza do seu comprimento de onda (Figura 1.8).
Dispersão	Separação de uma onda em várias componentes espectrais de diferentes frequências — como a luz branca decomposta por um prisma (Figura 1.9).
Difusão	Reflexão da onda em uma superfície não polida (áspera), fazendo com que ela se espalhe em todas as direções.
Interferência	Duas ou mais ondas de mesmo comprimento chegam simultaneamente a um mesmo ponto, resultando em onda de maior amplitude ou até anulação total (Figura 1.10); não depende do meio de propagação.

No vácuo, as ondas eletromagnéticas propagam-se em linha reta. Mas a atmosfera terrestre é composta de camadas de composição diferenciada conforme a altitude: ao passar de uma camada para outra, as ondas sofrem refração continuamente e assumem trajetória curva, podendo até retornar à superfície da Terra por reflexão (Figura 1.6).

Na prática, esses efeitos dificilmente ocorrem isolados: reflexão, refração, absorção, difração, dispersão, difusão e interferência ocorrem simultaneamente, em maior ou menor intensidade.

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3. Noções de Propagação na Atmosfera

3.1 Reflexão como mecanismo de propagação

A onda rádio (a própria onda eletromagnética, também chamada assim) propaga-se pela atmosfera terrestre normalmente por meio da reflexão que ocorre nas camadas da atmosfera ou na própria superfície da Terra (Figura 1.12). Uma boa propagação só ocorre quando há condições favoráveis de reflexão — é por isso que, longe da costa, um rádio a pilha pode não sintonizar estações comerciais durante o dia, mas sintonizar várias à noite, inclusive distantes.

Boas condições de reflexão → facilidade de propagação.

3.2 Camadas da ionosfera

A atmosfera terrestre é dividida em várias camadas. A de maior importância para a reflexão das ondas rádio é a última — a parte superior da atmosfera, chamada de ionosfera, situada aproximadamente entre 60 e 1000 km da superfície terrestre, onde a matéria se encontra em estado de ionização.

Durante o dia, a ionosfera sofre bombardeamento contínuo dos raios ultravioleta do Sol. Esses raios de alta energia libertam elétrons das moléculas gasosas da parte superior da atmosfera, formando as camadas ionizadas — daí o nome ionosfera. Elas alcançam sua máxima intensidade quando o Sol está a pino (Figura 1.13).

Camada	Altitude	Características
D	Entre 60 e 90 km	A mais baixa. Grande importância na reflexão de ondas longas; comporta-se de forma transparente para ondas de pequeno comprimento. Só existe no período diurno.
E	Entre 100 e 150 km	Durante a noite, importante para a reflexão de ondas médias; durante o 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; devido à baixa densidade da atmosfera e à largura da camada, os elétrons livres persistem muitas horas após o pôr do sol.

No período noturno, a camada D desaparece (não há incidência de raios ultravioleta), permanecendo E, F1 e F2 — condição favorável para a propagação. As camadas F1 e F2 tendem a se fundir à noite em uma só, a camada F, de grande importância na propagação de ondas de pequeno comprimento (alta frequência).

Ocasionalmente aparece, na altura da camada E e aproximadamente na altura do equador, a camada E Esporádica — 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.

Resumindo: as camadas D e E são importantes na reflexão de ondas de grande comprimento (baixa frequência), mas permeáveis a ondas curtas; as camadas F, superiores, são importantes barreiras de reflexão para as ondas curtas (alta frequência).

3.3 Qualidade da propagação

A qualidade da propagação está diretamente ligada a quatro pontos básicos:

Potência da emissão
Antena do transmissor
Frequência escolhida
Ionização das camadas refletoras e sua altitude

3.4 Padrão de radiação

As ondas rádio também podem ser classificadas conforme seu padrão de radiação (Figuras 1.14 e 1.15):

Tipo	Definição
Ondas Terrestres	Não necessitam de reflexão para alcançar o receptor; propagam-se acompanhando, de forma aproximada, 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 do sinal.
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 da Terra.

Dutos são regiões onde as ondas ficam aprisionadas, confinadas e concentradas por efeito de reflexões sucessivas, atingindo regiões bem além do horizonte normal — possibilitando comunicações a distâncias que, normalmente, estariam além do alcance nominal.

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4. Frequência

4.1 Conceito e fórmula

A frequência é a relação entre a velocidade de propagação ($3 \times 10^8$ m/seg) e o comprimento da onda.

$$f = c / \lambda$$ $$f = 3 \times 10^8 / \lambda$$

Quanto maior for o comprimento da onda, menor será a frequência; e quanto maior for a frequência, menor será a onda (ondas curtas).

As ondas mecânicas compreendidas entre 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz) são as ondas sonoras — a mesma faixa de audição do ouvido humano. As ondas rádio, por outro lado, são geradas em circuitos de radiotransmissão por oscilações eletromagnéticas e captadas por uma antena de radiorrecepção; são genericamente conhecidas como ondas hertzianas.

4.2 Faixas de frequência

As ondas hertzianas são divididas em oito faixas de frequência, cada uma com aplicação própria nas comunicações (curta, média ou longa distância) ou nos sistemas de navegação (radar, radiogoniometria e outros). As siglas correspondem às primeiras letras da identificação em inglês, conhecidas internacionalmente.

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	comunicações a média e longa distância; radiofaróis (radiogoniometria); radiodifusão
MF	Medium Frequency – Frequência Média	300 kHz a 4 MHz	comunicações a média distância; radiofaróis (radiogoniometria); radiodifusão; radiotelefonia; NAVTEX
HF	High Frequency – Frequência Alta	4 MHz a 30 MHz	comunicações a média e longa distância; radiotelefonia; radiotelex
VHF	Very High Frequency – Frequência Muito Alta	30 MHz a 300 MHz	comunicações a curta distância; televisão; AIS SART
UHF	Ultra High Frequency – Frequência Ultra Alta	300 MHz a 3.000 MHz	comunicações a curta distância; comunicações via satélite; televisão; EPIRB; radar
SHF	Super High Frequency – Frequência Super Alta	3.000 MHz a 30.000 MHz	comunicações via satélite; radar; SART
EHF	Extremely High Frequency – Frequência Extremamente Alta	30.000 MHz a 300.000 MHz	comunicações via satélite; radar

4.3 Frequência Máxima Utilizável (MUF)

Por razões de atenuação, procura-se usar a frequência mais elevada possível a cada momento, já que a absorção nas camadas ionosféricas decresce quando a frequência aumenta. Mas não se pode subir a frequência acima de certos valores, sob pena de as ondas atravessarem as camadas em vez de se refletirem de volta à Terra.

A máxima frequência refletida na ionosfera de um modo particular é a MUF — "frequência máxima utilizável". Ela depende da hora do dia, da estação do ano, da latitude e do ciclo de manchas solares, e varia de acordo com qual camada é responsável pela reflexão de volta à Terra: para cada camada, a MUF é obtida 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 que indicam as MUF em função da estação costeira (por exemplo, Rio Rádio), da latitude e da distância.

4.4 Frequência Ótima de Trabalho (FOT)

A absorção atmosférica é muito menor à noite do que durante o dia, embora a atenuação das menores frequências de HF pouco difira das maiores durante o dia. Como a MUF noturna, sob certas condições, geralmente é menor que a metade da diurna, comunicações a longa distância à noite podem usar frequências consideravelmente menores. A MUF de uma comunicação é maior nos meses de verão que nos de inverno; em tempestades ionosféricas, ela pode ficar mais baixa em algumas direções e mais alta em outras.

No planejamento da FOT — "frequência ótima de trabalho ou tráfego" — para determinado dia, estação do ano, distância e direção, é preciso considerar todas essas variações.

Na prática, a primeira escolha para manter boas comunicações em um circuito deve ser na ordem de 0.85 da MUF. $$FOT = 0.85 \, MUF$$

Sob condições normais, a "janela" de frequências disponíveis varia, preliminarmente, como se segue:

a MUF durante o dia é maior que durante a noite;
as MUF durante o inverno são menores e variam mais que as do verão;
as radiocomunicações a distâncias menores que 1000 km (600 milhas náuticas) normalmente usam frequências abaixo de 15 MHz; e
as radiocomunicações a distâncias maiores que 1000 km (600 milhas náuticas) normalmente usam frequências acima de 15 MHz.

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.

4.5 Faixas de frequência e a propagação

As relações entre os mecanismos de propagação e as diferentes faixas de frequência:

Faixa	Mecanismo predominante	Alcances e observações
VLF	Onda terrestre, seguindo a curvatura da Terra. Os sinais são bem refletidos na camada D — como a altura dessa camada é da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda em VLF, forma-se um guia de ondas entre o solo e a camada D.	Atenuação muito pequena; transmissões alcançam até 12.000 milhas náuticas. Exige imensos arranjos de antenas e transmissores de alta potência para cobertura global. Os sinais penetram o mar em profundidades de algumas dezenas de metros, possibilitando comunicação com submarinos imersos.
LF	Predomina a onda terrestre, como em VLF, mas com alcance reduzido (frequências maiores), sobretudo sobre terra de baixa condutividade. O guia de ondas solo–camada D também se aplica, com condições mais estáveis que em VLF.	Alcances 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: até 150 milhas náuticas em radiotelefonia e 300 milhas náuticas em DSC (Chamada Seletiva Digital)/Telex.
HF	Predominantemente onda celeste, tanto de dia quanto à noite. A onda terrestre está presente, mas atenua rapidamente a valor desprezível. A camada D tem pouco efeito acima de 4 MHz; a propagação a longa distância se dá pela 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. A melhor política é usar 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.	Comunicações por satélite exigem visão desobstruída; comunicações terrestres dependem da altura das antenas transmissoras e receptoras. O horizonte rádio em VHF é maior que o horizonte 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.

4.6 Modulação

Uma série de ondas eletromagnéticas transmitida em frequência e amplitude constante é a onda contínua (CW – Continuous Wave); não pode ser ouvida, exceto nas baixas frequências, onde pode produzir um zumbido forte em um receptor.

Quando essa onda é modificada (modulada), passa a servir de transporte para outra que carregue a mensagem — nesse momento, a onda contínua passa a ser chamada de onda portadora. Modulação, então, é o mecanismo pelo qual a onda portadora de radiofrequência é usada para transmitir informação — no contexto marítimo, principalmente voz ou dados.

Método	Como funciona
Modulação em amplitude (AM)	O sinal de áudio faz variar a amplitude da portadora; a frequência da portadora se mantém constante (Figura 1.16).
Modulação em frequência (FM)	Leva a frequência da portadora a variar para cima e para baixo de sua frequência média; a amplitude da portadora se mantém constante (Figura 1.17).
Modulação por pulsos (PM)	A onda é transmitida de forma interrompida: pulsos extremamente rápidos de energia, seguidos de períodos relativamente longos de silêncio (Figura 1.18).

4.7 Classes de emissão

Classe de emissão é o conjunto das características de uma emissão, designado por símbolos padronizados: 1º símbolo — tipo de modulação da portadora principal; 2º símbolo — natureza do sinal que modula a portadora principal; 3º símbolo — tipo de informação a transmitir; e, se for o caso, 4º símbolo — características adicionais (especificações dos sinais a transmitir) e 5º símbolo — natureza da multiplexagem.

A descrição completa desses símbolos encontra-se na publicação Regulamento de Radiocomunicações – "Radio Regulations" (RR) da União Internacional de Telecomunicações (ITU).

As designações oficiais de emissões são os códigos atribuídos às diferentes 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, utilizando um só canal com informação quantificada ou digital, por meio de uma subportadora modulada; modulação em fase.

As designações não oficiais de emissões são códigos 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

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5. Antena

5.1 O que é e o que se espera de uma antena

A antena é parte fundamental para o funcionamento correto das radiocomunicações. É a partir dela que a onda portadora das mensagens sai e se propaga no espaço (Figura 1.19); é também por meio dela que se recebe a onda portadora com as informações. O funcionamento da antena é duplo: quando emissora, irradia para o espaço as ondas eletromagnéticas geradas pelo transmissor; quando receptora, capta essa energia distribuída e a dirige ao receptor.

O que se espera de uma antena? Irradiar o máximo de energia quando emitindo. Recolher o máximo possível de energia quando em recepção.

5.2 Parâmetros das antenas

Parâmetro	Definição
Ganho da antena	Eficiência com que a antena transmite e/ou recebe sinais em uma frequência, em relação ao seu padrão de construção, expressa em decibéis (dB). Ganhos elevados proporcionam padrões de radiação com maiores alcances.
Diretividade	Representa a direção ou caminho de propagação dos sinais irradiados/recebidos pela antena.
Frequência de ressonância	Frequência em que a antena apresenta seu melhor rendimento. Depende das dimensões físicas da antena: quanto maior o tamanho da antena, menor sua frequência de ressonância.
Resistência de irradiação	Resistência necessária para dissipar a energia absorvida da fonte geradora que alimenta a antena; é basicamente a resistência do material de que ela é construída.

Os materiais mais usados na confecção de antenas são: aço inox, fibra de vidro e alumínio especial.

Uma antena é um elemento capaz de irradiar e interceptar ondas de rádio; a irradiação e a recepção são mais eficientes quando ela está em ressonância. Várias configurações ressonantes podem ser obtidas com antenas de ¼ do comprimento de onda (λ) ou ½ do comprimento de onda, ou seus múltiplos. A ressonância é mais importante para uma antena de transmissão do que para uma receptora — tipos mais antigos de transmissores podiam ser avariados ao alimentar uma antena fraca, mas desenhos modernos costumam incorporar um circuito de proteção automático para desligar o transmissor ou reduzir a potência a um nível de segurança, se necessário.

5.3 Classificação das antenas quanto à diretividade

Antenas onidirecionais são aquelas cujos diagramas de irradiação, nos vários planos, se estendem em todas as direções, com intensidades de campo de valores diversos, mas apreciáveis.

Como o comprimento de onda (λ) na banda do VHF marítimo (156 a 174 MHz) é de cerca de 2 metros, é possível usar antenas de ¼ e de ½ do comprimento de onda. O desenho mais básico é o dipolo vertical: uma divisão de um elemento de ½ comprimento de onda, conectada no centro a um cabo alimentador balanceado (Figura 1.20).

Outros tipos de antenas VHF para uso a bordo são as antenas com plano de aterramento artificial de ¼ do comprimento de onda — antena de haste e antena vertical, tipicamente de 1,5 m de fibra de vidro, contendo em um polo uma antena dipolo (Figura 1.21). As antenas de VHF são montadas tão altas quanto possível, em posição livre de obstruções da superestrutura, para melhor aproveitar a onda espacial direta e obter melhores alcances.

Nas faixas de MF/HF marítimo, os comprimentos de onda variam de 180 metros (1605 kHz) a cerca de 12 metros (25 MHz); antenas ressonantes de λ/4 ou λ/2 cobrindo toda essa faixa não são possíveis. O problema é facilitado usando várias antenas separadas, tipo chicote (whip), cada uma cobrindo uma faixa simples ou diversas faixas relacionadas harmonicamente (Figura 1.22).

A ATU — unidade de sintonia da antena — é usada para emparelhar a saída do transmissor com a antena sobre uma larga faixa de frequências, funcionando como um acoplador que permite cobrir uma faixa de frequências com uma única antena. Ela usa componentes elétricos (bobinas/indutores e capacitores) para obter um comprimento elétrico ressonante em combinação com o comprimento físico real da antena; a eficiência varia conforme a faixa usada, porque a eficiência de irradiação continua determinada pelo comprimento físico da antena — se a ATU emparelhar uma antena muito curta a um transmissor, a eficiência geral será fraca. As conexões entre transmissor, ATU e antena principal devem ser mantidas as mais curtas possíveis, para assegurar uma transferência eficiente de energia.

Havendo espaço amplo entre mastros existentes a bordo, ou mastros erguidos para a antena, a antena principal pode ser uma antena de fio, estendida entre mastros ou entre um mastro e outra parte elevada da superestrutura.

As antenas de VHF/MF/HF descritas são onidirecionais — irradiam e recebem em todas as direções. A antena do equipamento INMARSAT-C também é onidirecional e tem proteção de fibra de vidro, que a mantém livre de impurezas e aumenta sua eficiência.

Antenas direcionais são aquelas cujo lobo principal (feixe de energia) é muito maior que os secundários, em uma determinada direção, tanto no plano horizontal quanto no vertical do diagrama de irradiação. Exemplos: a antena parabólica do equipamento INMARSAT-F77, usada na Estação Terrena de Navio — SES (Figura 1.23), e a antena usada na Estação Terrena Costeira — CES, para ligação com satélites (Figura 1.24).

A antena do INMARSAT F77 é parabólica, montada em um sistema que a mantém estabilizada independentemente dos movimentos do navio. É direcional — o feixe da onda radioelétrica é concentrado em uma direção — e trabalha com um dipolo múltiplo de λ/2 (metade do comprimento de onda). Também tem proteção de fibra de vidro, com as mesmas finalidades (Figura 1.25).

5.4 Manutenção das antenas

Todas as antenas devem ser mantidas limpas, com os depósitos de sal removidos; cabos de alimentação e de suporte também devem ser checados regularmente. Os isoladores devem ser verificados quanto a rachaduras ou quebras e limpos com regularidade. A sustentação de segurança de uma antena de fio evita que ela caia se uma força imprópria — ventos fortes ou formação de gelo, por exemplo — atuar sobre ela.

Uma antena de fio reserva deve ser armazenada em local de fácil acesso, para ser rapidamente erguida em uma emergência. Próximo da antena principal há altas voltagens e correntes de RF perigosas: como precaução, a ATU e sua ligação com a antena principal devem ser protegidas, para evitar que alguém toque no cabo de alimentação. Antes de qualquer manutenção, deve-se assegurar que a antena está desalimentada e que seus fusíveis principais foram retirados. Ao subir no mastro para inspecionar uma antena, deve-se fazê-lo acompanhado de uma pessoa como guia e usando cinto de segurança.

As antenas de fio podem ser limpas arriando-as e imergindo-as totalmente, por cerca de 12 horas, em um recipiente com uma solução meio a meio de vinagre e água; depois, aplica-se vaselina líquida antes de recolocá-las. As de chicote (whip) podem ser limpas arriando-as e passando escova de aço e/ou palha de aço, antes de reinstalá-las. Depois de instaladas, suas impedâncias devem ser medidas conforme o manual, com um multímetro na escala de ohmímetro.

Como precaução adicional, a antena deve também ser aterrada, já que energia de radiofrequência (RF) pode ser induzida nela a partir de outras antenas a bordo ou de navios próximos. Um choque de tensão de RF induzida pode causar apenas um susto, mas dele pode decorrer outro acidente, como a queda de uma escada ou a perda de ferramentas.

5.5 Sistema simplex e duplex

No sistema simplex, as duas estações transmitem e recebem em uma só frequência, o que obriga a alternância da conversação com o uso da expressão "câmbio". No sistema duplex, as estações transmitem em frequências diferentes — a frequência de transmissão de uma é a de recepção da outra, e vice-versa — de modo que a conversação se desenrola como ao telefone comum, podendo-se falar e ouvir simultaneamente.

Normalmente, as comunicações marítimas entre navios são feitas em sistema simplex.