Onda é um distúrbio que transfere energia através do meio ou espaço com transferência de massa insignificante ou nenhuma quantidade. Existem vários tipos de ondas que prestam muitos tipos diferentes de serviços. Ondas eletromagnéticas são amplamente usados em aplicações de engenharia . Usamos formas de onda em vários tipos de aplicações, como wireless comunicação , Radar, Exploração espacial , Marítimo, Rádio Navegação, Sensoriamento Remoto etc ... Dentre essas aplicações, algumas utilizam meio guiado para envio de ondas, enquanto outras utilizam meio não guiado. Neste artigo, saberíamos como as propriedades do meio afetam a propagação das ondas e as várias maneiras pelas quais uma onda se propaga.
O que é propagação de ondas? - Definição
Ondas eletromagnéticas são geradas pela energia irradiada do transporte de corrente motorista . Em condutores, uma parte do energia gerada escapa e se propaga para o espaço livre na forma de Onda eletromagnética , que tem um campo elétrico variável no tempo, um campo magnético e uma direção de propagação ortogonal entre si.
Irradiada de um transmissor isotrópico, essas ondas percorrem diferentes caminhos para chegar ao receptor. O caminho percorrido pela onda para viajar do transmissor e chegar ao receptor é conhecido como Propagação de onda.
Propagação eletromagnética (EM) ou de ondas de rádio
Quando o radiador isotrópico é usado para transmissão das ondas EM, obtemos frentes de onda esféricas, como mostrado na figura, porque irradia ondas EM de maneira uniforme e igual em todas as direções. Aqui, o centro da esfera é o radiador, enquanto o raio da esfera é R. Claramente, todos os pontos à distância R, situados na superfície da esfera, têm densidades de potência iguais.
Spherical Wavefront
As ondas E viajam no espaço livre com a velocidade da luz, isto é. c = Mas EM as ondas viajam por outro meio e a velocidade reduz. A velocidade das ondas EM em qualquer meio diferente do espaço livre é dada por, 
onde c é a velocidade da luz e a permissividade relativa do meio.
As ondas EM transmitem energia por absorção e reemissão da energia das ondas pelos átomos do meio. Os átomos absorvem a energia das ondas, sofrem vibrações e passam a energia por reemissão de EM de mesma frequência. A densidade óptica do meio afeta a propagação das ondas EM.
Equação de propagação de onda
As ondas seguem muitas rotas em seu caminho para chegar ao receptor. Muitos parâmetros decidem o caminho percorrido pela onda, como alturas da transmissão e recepção antenas , o ângulo de lançamento na extremidade de transmissão, a frequência de operação polarização etc ...
Muitas das propriedades das ondas são modificadas durante a propagação, como reflexão, refração, difração, etc ... devido à variação dos parâmetros da mídia de propagação, como condutividade, permissividade, permeabilidade e características de objetos obstrutivos.
Geralmente, quando a energia é irradiada no espaço livre, a energia das ondas pode ser irradiada ou absorvida pelos objetos no meio. Portanto, ao transmitir uma onda por um meio, é essencial calcular a perda que pode ser causada pela onda. Esta perda é chamada Perda de transmissão de rádio , que é baseado em lei do inverso do quadrado da ótica e é calculado como a relação entre a potência irradiada e a potência recebida.
Circuito de Rádio Espaço Livre Friis
Como sabemos que quando um transmissor isotrópico é usado, a potência é distribuída igualmente, a potência média pode ser expressa em termos de potência irradiada como,
A diretividade de uma antena de teste é dada por
Suponha que a antena receptora receba toda a energia gerada pelas ondas de rádio sem nenhuma perda. Let ser a potência máxima recebida pela antena receptora sob uma condição de carga correspondente. Quando é a abertura efetiva da antena receptora, podemos escrever como,
Em geral, a diretividade e eficácia abertura área para qualquer antena está relacionada como
Let ser a diretividade da antena receptora. Então,
Substituindo o valor em (3), obtemos,
Esta equação é conhecida como Equação Fundamental para Propagação no Espaço Livre, também conhecida como Fresco equação do espaço livre. O fator ( λ / 4πr)dois é chamado de perda de caminho de espaço livre, que indica a perda do sinal. A perda de caminho pode ser expressa como
Podemos expressar a equação (6) em dB como,
A potência recebida pode ser expressa como
Que, na simplificação é dada como,
Aqui a distância r é expressa em quilômetros, enquanto a frequência f é expressa em MHz . Isso indica perda devido à propagação da onda que ocorre quando ela se propaga para fora da fonte.
Tipos de propagação de ondas
A propagação das ondas eletromagnéticas ou ondas de rádio, passando pelo ambiente terrestre, dependem não apenas das propriedades delas mesmas, mas também das propriedades do ambiente. Existem diferentes caminhos de propagação pelos quais as ondas transmitidas podem chegar ao receptor. Todos esses modos dependem da frequência de operação, a distância entre o transmissor e o receptor, etc ...
Propagação de onda
- As ondas que se propagam perto da superfície da terra são chamadas ONDAS DE TERRA. Este tipo de propagação é possível quando as antenas transmissora e receptora estão fechadas na superfície da terra.
- As ondas terrestres que viajam sem qualquer reflexão são chamadas de ondas diretas ou ondas espaciais.
- As ondas terrestres que se propagam para a antena receptora através da reflexão da superfície da terra são chamadas de ondas refletidas no solo ou ondas de superfície.
- As ondas que atingem a antena receptora devido ao espalhamento e reflexão pela ionização na alta atmosfera são chamadas de ondas celestes.
- As ondas que são refletidas ou espalhadas na troposfera antes de chegarem à antena são chamadas de ondas da troposfera.
Onda de solo ou propagação de onda de superfície
Uma onda terrestre viaja ao longo da superfície da Terra. Essas ondas são polarizadas verticalmente. Portanto, antenas verticais são úteis para essas ondas. Se uma onda polarizada horizontalmente é propagada como uma onda terrestre, devido à condutividade da terra, o campo elétrico da onda entra em curto-circuito.
Conforme a onda terrestre se afasta da antena transmissora, ela é atenuada. Para minimizar essa perda, o caminho de transmissão deve ser sobre o solo com alta condutividade. Com relação a esta condição, a água do mar deve ser o melhor condutor, mas observou-se que o grande armazenamento de água em lagoas, solo arenoso ou rochoso apresenta perdas máximas.
Portanto, os transmissores de baixa frequência de alta potência, usando propagações de ondas terrestres, estão preferencialmente localizados em frentes oceânicas. Como as perdas de terra aumentam rapidamente com a frequência, essa propagação é usada praticamente para sinais até a frequência de 2 MHz apenas.
Para a transmissão de ondas médias, embora as ondas terrestres sejam preferidas, alguma energia é transmitida para a ionosfera. Mas durante o dia, a energia é completamente absorvida pela ionosfera e durante a noite a ionosfera reflete a energia de volta para a Terra. Portanto, todo o sinal de transmissão recebido durante o dia deve-se apenas à onda terrestre.
A faixa máxima de propagação da onda terrestre não depende apenas da frequência, mas também da potência do transmissor. À medida que as ondas terrestres passam sobre a superfície da Terra, elas também são chamadas de onda superficial.
SkyWave Propagation
Todas as comunicações de rádio longas de médias e altas frequências são conduzidas usando propagação de ondas do céu. Neste modo, a reflexão das ondas EM da região ionizada na parte superior da atmosfera da terra é usada para a transmissão de ondas a distâncias mais longas.
Esta parte da atmosfera é chamada de ionosfera, que está a cerca de 70-400 km de altura. A ionosfera reflete de volta as ondas EM se a frequência estiver entre 2 a 30 MHz. Portanto, este modo de propagação também é chamado de propagação de ondas curtas.
É possível usar a propagação de ondas do céu de ponto a ponto de comunicação a longas distâncias. Com os múltiplos reflexos das ondas do céu, a comunicação global em distâncias extremamente longas é possível.
Mas uma desvantagem é que o sinal recebido no receptor diminuiu devido a um grande número de ondas seguindo um grande número de caminhos diferentes para chegar ao ponto receptor.
Propagação de ondas espaciais
Quando estamos lidando com ondas EM de frequência entre 30 MHz a 300 MHz, a propagação das ondas espaciais é útil. Aqui, propriedades de Troposfera são usados para transmissão.
Quando operando no modo de propagação de onda espacial, a onda atinge a antena receptora diretamente do transmissor ou após reflexão da troposfera, que está presente a cerca de 16 km acima da superfície terrestre. Portanto, o modo de onda espacial consiste em dois componentes .i.e. onda direta e onda indireta .
Embora esses componentes sejam transmitidos ao mesmo tempo com a mesma fase, eles podem atingir a fase ou fora de fase entre si na extremidade do receptor, dependendo dos diferentes comprimentos de caminho. Assim, no lado do receptor, a intensidade do sinal é a soma vetorial das intensidades das ondas diretas e indiretas.
O espaço propagação de onda modo é usado para propagação de frequências muito altas.
Qual das propagações é usado para transmissão de ondas curtas
A transmissão de ondas curtas geralmente ocorre na faixa de frequência de 1,7 - 30 MHz. Como vimos acima, as frequências nesta faixa são propagadas através do modo de propagação Skywave.
Dependendo da frequência ou comprimento de onda, as ondas eletromagnéticas produzem diferentes afetados em vários materiais e dispositivos. Portanto, as diferentes partes do espectro eletromagnético são utilizados para várias aplicações. Qual das propagações das ondas intriga você? A aplicação de qual modo de propagação você considera um desafio.
