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Tipos de propagação de ondas eletromagnéticas

Figura 1: Onda espacial, onda terrestre e onda direta

Figura 1: Onda espacial, onda terrestre e onda direta

Tipos de propagação de ondas eletromagnéticas

Na transmissão de ondas eletromagnéticas na atmosfera terrestre, distinguem-se três tipos de propagação

Onda terrestre

Se as ondas irradiadas correm paralelamente à superfície da terra, são chamadas de ondas terrestres. Ondas terrestres se propagam em todas as direções à medida que o raio do hemisfério aumenta. Entretanto, como a superfície da terra não tem condutividade infinita, o solo extrai energia do campo de radiação (perdas da terra). Assim, quanto menor a condutividade da superfície terrestre, menor o alcance das ondas de terra.

Acima da água do mar, o alcance da onda de terra é consideravelmente maior do que acima da superfície da terra, o que resulta da maior condutividade específica da água do mar.

Outro fator essencial para o alcance da onda de terra é sua faixa de freqüência. Como a freqüência aumenta, a profundidade de penetração do campo elétrico no solo diminui, o que reduz a seção transversal efetiva disponível para a linha de energia. Portanto, a faixa diminui com o aumento da freqüência. Assim, a onda terrestre não desempenha um papel na faixa de freqüência considerada para os equipamentos de radar.

Onda espacial

A onda espacial é aquela parte da energia irradiada pela antena que viaja para o espaço livre e não é afetada pelo amortecimento e curvatura do solo. Em um meio completamente uniforme e livre de interferências (meio homogêneo), as ondas espaciais se propagam em linha reta. Além disso, as ondas espaciais que atingem a antena receptora através de refração ou reflexão na atmosfera terrestre devem ser tratadas. Uma distinção deve ser feita aqui:

Refração na troposfera

Os processos meteorológicos podem causar mudanças bruscas na umidade e temperatura. Isto também significa uma mudança abrupta na densidade do ar. Como o ar quente é opticamente mais fino que o ar frio, forma-se uma camada de inversão.

Este efeito é a causa de um possível reflexo das ondas. Uma vez que uma camada de ar quente em alta altitude é um meio opticamente mais fino, a onda é refletida de volta à terra se a incidência for suficientemente plana.

As camadas de inversão podem ocorrer em diferentes alturas, resultando em diferentes alcances excessivos.

Reflexão na ionosfera

Para freqüências de 3 MHz a 30 MHz („onda curta“), a ionosfera age como um refletor. As frequências mais altas penetram na ionosfera, as frequências mais baixas são tão atenuadas pelas camadas D e E que são refletidas apenas temporariamente (principalmente à noite).

Como as transições entre as camadas individuais são fluidas, a lei „ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão“ só se aplica em uma extensão limitada. Além disso, as camadas estão em movimento e flutuam em intensidade, de modo que as condições de reflexão estão em constante mudança. Como a onda espacial também é refletida pela terra, a reflexão múltipla resulta em faixas muito grandes para freqüências de ondas curtas. Entretanto, estas freqüências não podem ser utilizadas para aplicações de radar, com exceção de alguns dos chamados radares Over The Horizon-Backscatter (OTH-B).

As leis de refração e reflexão resultam em um alcance excessivo, onde a radiação eletromagnética se propaga mais do que seria esperado da propagação de ondas espaciais normais.

Onda direta

Para ondas eletromagnéticas acima de 100 MHz, normalmente não há mais nenhum reflexo da ionosfera. Portanto, apenas a onda direta é de interesse para o radar. Como as ondas acima deste comprimento de onda se propagam em uma linha relativamente reta e, portanto, têm um comportamento semelhante aos raios de luz, elas são chamadas ondas quasi-ópticas. Teoricamente, portanto, apenas uma conexão em linha reta entre o transmissor e o receptor pode ser feita em ponte. Devido à curvatura da terra, o alcance possível também depende da altura das antenas do transmissor e do receptor. Teoricamente, o alcance é, portanto, limitado ao chamado alcance visual de rádio (horizonte de rádio).