16/09/2007

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PROPAGAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

LEONARDO GUERRA DE REZENDE GUEDES

PROF. DR.

ONDA ELETROMAGNÉTICA

• As ondas de rádio que se propagam entre as antenas transmissora e receptora são denominadas de ondas eletromagnéticas

Transmissor Receptor

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CAMPO ELÉTRICO

• Um campo elétrico resulta de uma alteração nas condições do espaço vizinho a uma carga

• A presença de um campo elétrico é sentida por uma carga negativa, a qual se desloca com uma certa velocidade em direção à carga positiva causadora do campo

campo elétrico v

• O efeito de um campo magnético pode ser visualizado em um transformador

• O Campo magnético continuará existindo, sem o secundário, modificando o espaço vizinho

CAMPO MAGNÉTICO

~

si R

~

s

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• Os dois campos se propagam em conjunto, não havendo sentido em falar em ondas elétricas ou ondas magnéticas, mas sim no fenômeno conjunto que são as ondas eletromagnéticas

CAMPO ELETROMAGNÉTICO

E

H

direção depropagação

• A velocidade de propagação V é independente da fonte geradora e sim do comprimento λλλλ de onda e sua freqüência f

V = λ λ λ λ . f• No vácuo: c = 3 x 108 m/seg

ONDA ELETROMAGNÉTICA

E

H

direção depropagação

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• A onda é dita verticalmente polarizada quando o Campo Elétrico é perpendicular à terra (figura)

• A onda é dita horizontalmente polarizadaquando o Campo Elétrico é paralelo à terra

POLARIZAÇÃO

E

H

direção depropagação

Superfícieda terra

POLARIZAÇÃO

• Polarização Vertical pela antena

• Polarização Horizontal pela antena

Superfícieda terra

Superfícieda terra

E

E

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FRENTE DE ONDA

• Região do espaço onde os vetores de campo de uma onda (E e H) tem valores constantes em um plano transversal à direção de propagação

• Em uma fonte que isotrópica a frente de onda é o lugar geométrico a um raio R da fonte

direção depropagação

ATENUAÇÃO EM ESPAÇO LIVRE

• Espaço Livre = Propagação no Vácuo

• Densidade de Potência:

Ps = E . H = E2 / µµµµ = µ µ µ µ . H2 [ W/m2 ]

µ =µ =µ =µ = E / H : impedância característica do meio

direção depropagação

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MEIOS DE TRANSMISSÃO (ondas não guiadas)

• Diferentes mecanismos de propagação para as diferentes faixas do espectro de freqüências

• A atmosfera pode ser dividida em três camadas:– Troposfera: até 11 km

• Refração, absorção (nuvens e chuvas)

– Estratosfera: 11 km a 50 km• Camada estável

– Ionosfera: 50 km a 400 km• ionização intensa à noite interferindo nas comunicações

FAIXA DE ELF (300 Hz a 3 KHz)

• As ondas penetram a uma distância razoável do solo e distância maiores ainda na água

• Características:– Transmissores de alta potência (MW)– Grandes antenas

• Utilização:– Submarinos– Escavações em minas

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FAIXA DE ELF (3 KHz a 30 KHz)

• Reflexão Ionosférica:– Para essa faixa a ionosfera aproximasse de um

condutor perfeito, introduzindo pequena atenuação na onda refletida

• Como se a onda estivesse em um guia limitado superiormente pela ionosfera e inferiormente pela terra, na qual temos absorção

ionosfera

FAIXA DE LF e MF (30 KHz a 3 MHz)

• Ondas de Superfície:– A ionosfera não é mais condutora (atenuação)

• É transmitida geralmente em polarização vertical

ionosfera

zona de silêncio

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FAIXA DE HF (3 MHz a 30 MHz)

• Refração Ionosférica:– As diversas camadas da ionosfera desviam

pouco a pouco a trajetória das ondas

• Para ângulos de irradiação acima de um certo valor não há refração suficiente na ionosfera

ionosfera

100 MHz

20 MHz

FAIXA DE VHF, UHF e SHF (30 MHz a 30 GHz)

• Enlaces em Visada Direta (em visibilidade):– Raios refratados na ionosfera não retornam

• Acima de VHF são necessárias antenas diretivas– A energia deve ser concentrada em feixes– Obstáculos diminuem a energia recebida– A própria curvatura da terra é um obstáculo

ionosfera

100 MHz

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FAIXA DE VHF, UHF e SHF (30 MHz a 30 GHz)

• Tropodifusão em UHF:– Antenas concentram energia em uma direção

que ao incidir na troposfera, através de um processo de difusão, é espalhada em várias direções, sendo que a estação receptora recebe parta desta energia

• Não existe explicação teórica consagrada para este fenômeno !

troposfera

PROPAGAÇÃO EM VISADA DIRETA

ionosfera