Variações sazonais na ionosfera - As variações sazonais resultam do movimento de translação da terra em torno do sol, porque a posição relativa do sol muda com as estações do ano. As variações sazonais das camadas D, E, e F1 estão diretamente relacionadas com a inclinação dos raios solares, sendo a ionização máxima destas camadas durante o Verão. Com a camada F2 sucede o oposto. A sua ionização é máxima durante o Inverno. Por isso as freqüências propagadas pela camada F2 são mais altas no Inverno que no Verão.

Manchas solares - Uma das mais notáveis ocorrências na superfície do Sol, é o aparecimento e desaparecimento de manchas escuras e irregulares conhecidas como manchas solares. Crê-se que as manchas solares são causadas por violentas erupções solares e caracterizam-se por causarem fortes campos magnéticos. Estas manchas causam variações no grau de ionização da ionosfera. As manchas solares tendem a aparecer em dois ciclos, cada 27 dias e cada 11 anos.

Ciclo de 27 dias - O número de manchas existentes em cada momento muda constantemente já desaparecem umas e aparecem outras. Como o sol possui movimento de rotação, estas manchas são visíveis a intervalos de 27 dias, que é aproximadamente o tempo que o Sol demora a rodar em torno do seu eixo. Durante este período, as flutuações da ionização variam mais pronunciadas na camada F2. 

Ciclo de Onze anos - As manchas solares podem aparecer em qualquer altura, e o tempo de vida das mesmas é variável. O ciclo de onze anos é um ciclo regular de atividade solar com um mínimo e um máximo de atividade que ocorrem a cada onze anos. Durante o período de máxima atividade, a densidade  da ionização de todas as camadas aumenta. Por causa disto, a absorção da camada D aumenta e as freqüências críticas para a as camadas E, F1 e F2 é maior. Nesta altura, as freqüências mais altas devem ser usadas para comunicações à longa distância.

VARIAÇÕES IRREGULARES - Variações irregulares são mudanças imprevisíveis na ionosfera que podem afetar profundamente a nossa capacidade de comunicar via rádio. As variações mais comuns são: E esporádica, Perturbações ionosféricas e tempestades ionosféricas.

E Esporádica - Por vezes formam-se na camada E manchas irregulares com uma ionização invulgarmente alta, a este fenômeno chama-se E esporádica (sporadic E). A causa exata para este fenômeno não é conhecida e a sua ocorrência não pode ser prevista. No entanto, este fenômeno varia com a latitude. Nas latitudes mais a norte parece estar relacionada com o fenômeno aurora boreal. Esta camada pode ser tão fina que as ondas de rádio a penetram facilmente e são refratadas pelas camadas superiores, ou pode ser fortemente ionizada e estender-se por centenas de quilômetros. Estas condições podem ser benéficas ou prejudiciais para a propagação de ondas rádio. Por um lado pode eliminar completamente o uso das camadas superiores da ionosfera, ou causar absorção adicional do sinal rádio nalgumas freqüências. Pode também causar problemas por propagação por caminhos múltiplos. Por outro lado, a freqüência crítica desta camada poder o dobro da freqüência critica das camadas normais. Este fato pode permitir comunicações a longa distância a freqüências anormalmente elevadas. Pode também permitir comunicações para locais que normalmente estariam na zona de silêncio. Esta camada pode surgir e desaparecer de forma rápida durante o dia ou a noite.

Perturbações Ionosféricas Repentinas - Este tipo de perturbações pode acontecer sem aviso e a sua duração varia entre alguns minutos e algumas horas. Quando estas perturbações acontecem, as comunicações HF a longa distância tornam-se praticamente impossíveis. Por vezes parece que o receptor avariou... Este fenômeno é causado por uma erupção solar que produz uma quantidade anormalmente alta de radiação ultravioleta que não é absorvida pelas camadas F1, F2 ou E. Em vez disso, causa o aumento da densidade de ionização da camada D. Como resultado, freqüências acima de 1 ou 2 MHz não conseguem penetrar a camada D e são completamente absorvidas.

Tempestades Ionosféricas - Estas tempestades são causadas por perturbações no campo magnético da terra. Estão associadas a erupções solares e a o ciclo de 27 dias, ou seja, com o movimento de rotação do Sol. Os efeitos das tempestades ionosféricas são uma ionosfera turbulenta e uma propagação ionosférica errática. Estas tempestades afetam, sobretudo a camada F2, reduzindo a densidade de ionização e tornando as freqüências criticas mais baixas que o normal. Os efeitos nas comunicações é que o leque de freqüências utilizáveis é menor que o normal e que é só é possível utilizar freqüências baixas.

METEOROLOGIA - O vento, a temperatura do ar, e a umidade podem combinar-se para aumentar ou diminuir o alcance das comunicações rádio.   A precipitação influencia, sobretudo as freqüências mais altas. As freqüências de HF e abaixo não sofrem muito com isso.

CHUVA - A atenuação causada pelas gotas de chuva é superior à causada por qualquer outra forma de precipitação. Pode ser causada por absorção, onde a gota de chuva atua como um mal dielétrico absorve a energia da onda rádio e transforma essa energia em calor; ou por dispersão. A atenuação causada pela chuva deve-se mais à dispersão do que à absorção para freqüências acima de 100 MHz. Para freqüências acima de 6 GHz, a dispersão ainda é maior.

NEVOEIRO — A atenuação causada pelo nevoeiro depende da quantidade de água por unidade de volume e pelo tamanho das gotículas. A atenuação causada pelo nevoeiro em freqüências abaixo dos 2 GHz é desprezível, mas acima desta freqüência a atenuação por absorção pode ser elevada.

NEVE — Dado que a neve possui cerca de 1/8 da densidade da chuva, e por causa da forma irregular dos flocos, as perdas por dispersão e absorção são difíceis de calcular, sendo, no entanto menores do que as causadas pela chuva. 

GRANIZO — A atenuação causada pelo granizo é determinada pelo tamanho das pedras bem como pela sua densidade. A atenuação A atenuação por dispersão causada pelo granizo é menor que a causada pele chuva.

INVERSÃO DE TEMPERATURA - Quando se formam camadas de ar quente por cima de camadas de ar frio, configura-se uma condição conhecida como inversão de temperatura. Este fenômeno causa a formação de canais ou condutas de ar frio, entre a terra e uma camada de ar quente ou entre duas camadas de ar quente. Se uma antena emissora estiver dentro desse canal, ou se uma onda rádio aí entrar com um ângulo de incidência muito baixo, as emissões de VHF e UHF podem propagadas para além da linha do horizonte. Estas longas distancias são possíveis devido às diferentes densidades e propriedades refrativas do ar quente e frio. A mudança brusca de densidade quando a onda rádio entra no ar quente acima da conduta faz com que a onda seja refratada de volta à terra. Quando a onda atinge a terra ou uma camada de ar quente abaixo da conduta sucede o oposto e a onda prossegue ao longo da conduta.

PERDAS DE TRANSMISSÃO - Todas as ondas de rádio propagadas através da ionosfera sofrem perdas de energia antes de chegarem ao receptor. Como foi dito anteriormente, absorção e os efeitos da parte baixa da atmosfera causam a maior parte da atenuação. Existem ainda dois outros tipos de perdas que também afetam a propagação. O efeito combinado da perda por reflexão na terra, e perdas no espaço livre, produz a maior parte da atenuação ionosférica.

PERDA POR REFLEXÃO NA TERRA - Quando a propagação é feita através de refração em múltiplas etapas, energia rf é perdida cada vez que é refletida pela superfície terrestre. A quantidade de energia perdida depende da freqüência, do ângulo de incidência, da irregularidade do solo, e da condutividade do solo no ponto de reflexão.

PERDAS NO ESPAÇO LIVRE - Normalmente, a maior parte da energia e perdida por causa do espalhamento da frente de onda. Com o aumento da distância, a área da frente de onda aumenta, tal como o feixe de luz de uma lanterna. Isto significa que a quantidade de energia contida numa área da frente de onda diminui em função da distância. Quando a energia chega à antena receptora, a frente de onda está tão espalhada que a antena atinge apenas uma pequena porção da frente de onda.

SELEÇÃO DA FREQUÊNCIA A USAR - A seleção da freqüência correta para determinadas condições exige um bom conhecimento dos mecanismos de propagação. Para o sucesso das comunicações rádio entre dois pontos a determinada hora do dia, existem uma freqüência máxima, mínima e ótima que podem ser usadas.

FREQUÊNCIA MÁXIMA UTILIZÁVEL (MUF) - Quanto mais alta a freqüência de uma onda rádio, menor o grau de refração causada pela ionosfera. Por isso, para um determinado ângulo de incidência e hora do dia, existe uma freqüência máxima que pode ser usada na comunicação entre dois pontos. Esta freqüência é conhecida como FREQUÊNCIA MÁXIMA UTILIZÁVEL (MUF). Ondas rádio  com freqüências acima da muf são refratadas mais lentamente e retornam à terra num ponto para lá do local pretendido ou perdem-se no espaço. Variações na ionosfera podem  baixar ou subir a muf prevista em qualquer altura. Isto é especialmente verdade na camada F2.

FREQUÊNCIA MÍNIMA UTILIZÁVEL (LUF) - Tal como existe a muf também existe uma freqüência mínima que pode ser usada, conhecida como FREQUÊNCIA MÍNIMA UTILIZÁVEL (LUF). Ao diminuir a freqüência o grau de refração aumenta. Então uma onda cuja freqüência seja inferior à luf volta à terra num ponto aquém do desejado. Ao diminuir a freqüência, a absorção da energia rf aumenta. Uma onda cuja freqüência seja muito baixa, é absorvida a ponto de ser muito débil para ser recebida. O ruído atmosférico é também maior para freqüências baixas. A combinação destes dois efeitos pode resultar numa relação sinal ruído inaceitável. Por isso na determinação da luf há que ter em consideração estes fatores.

FREQUÊNCIA DE TRABALHO OTIMA (FOT) - A melhor freqüência de operação é a que permite comunicar com menos problemas. Deve ser suficientemente alta para evitar problemas de multipath fading, absorção, e ruído encontrados nas freqüências mais baixas; mas não tão alta que possa ser afetada por mudanças bruscas na ionosfera. Uma freqüência que corresponda a estas exigências é a FREQUÊNCIA DE TRABALHO OTIMA (FOT). Fot é a abreviatura de "frequence optimum de travail". A fot é cerca de 85% da muf, mas esta percentagem varia e pode ser bastante menos que 85%.

Near-Real-Time MUF map

This image courtesy of  Solar Terrestrial Dispatch

Imagens do SOL

As imagens abaixo são "ao vivo" e mostram o SOL visto por diferentes "larguras de onda" colhidas pelos satélites SOHO e do YOHKOH soft-Xray telescopio.  Geralmente, as regiões mais brilhantes do disco solar indicam maior atividade solar. Clique em qualquer dos quadros para ver a imagem em tamanho maior.

Imagens de cortesia fornecidas pelo Solar Data Analysis Center da NASA Goddard Space Flight Center

As Camadas da Ionosfera

Camada F2 - Esta é a mais alta das camadas ionosféricas, existindo entre os 200 e os 400km. Esta camada representa o principal meio de reflexão ionosférica para comunicações em ondas curtas a distancias muito elevadas, distancia esta que pode variar ao longo do dia, com a época do ano e ainda com o ciclo solar. Estas variações são provocadas pelo grau de ionização assim como também com a altitude da camada. A camada F2 aparece cerca do nascer do sol quando a camada F se decompõe para dar origem à F2 e à F1. Nesta altura é notório um aumento brusco da frequência critica de trabalho. As características de reflexão atingem o máximo aproximadamente quando o sol atinge a máxima elevação no horizonte, altura em que depois inverte a tendência e começa a diminuir as suas características refletoras por via de uma diminuição da ionização, que ocorre até esta se fundir na camada F1 e dar origem a uma só camada, a "F" como já foi dito.

Camada F1 - Esta camada existe logo abaixo da camada F2 e como a F2 também ela só existe durante as horas diurnas. Por vezes esta camada pode servir de refletora a determinadas frequências., mas normalmente a energia eletromagnética que atravessa a camada E também atravessa esta, acabando por se refletir na camada F2. O mais normal é esta camada provocar uma absorção adicional nos sinais que atravessam a "E" antes de se refletirem na F2.

Camada E - Esta camada situa-se por baixo das camadas F2 e F1 e praticamente só existe durante as horas diurnas, desaparecendo praticamente durante a noite. Todavia e muito raramente podem-se observar vestígios dela durante a noite. A altitude desta camada é entre os 80 e os 100km.

O máximo de atividade da camada é ao quando os raios solares incidem perpendicularmente à superfície da mesma. Esta camada possibilita as comunicações em HF a medias distancias, e também é responsável pela propagação das frequências abaixo de 1,5 MHz durante a noite a distancias consideráveis. Todavia esta camada é famosa entre os amadores por possibilitar comunicações em frequências acima de 50MHz a distancias que podem ultrapassar facilmente os 2000Km. Neste caso diremos que estamos em presença de uma "esporádica E". A esporádica E acontece quando durante determinado tempo (especialmente na altura da primavera) existem zonas fortemente ionizadas por condições anómalas de atividade solar, possibilitando a reflexão de sinais de frequências muito elevadas. A altitude a que se situa a nuvem ionizada e a densidade da ionização determinam a distancia do salto para um determinado ângulo de incidência. Uma das formas mais simples de verificar que estamos perante uma esporádica "E", e como tal boas possibilidades de fazer mais uma longínqua quadrícula é o aparecimento de estações de radiodifusão em FM que estão localizadas por vezes a mais de 1500km. Durante a existência de uma esporádica é normal escutar em Portugal estações de FM Italianas Francesas e Alemãs entre outras.

Camada D - Esta é a mais baixa de todas as camadas situando-se entre os 50 e os 80 km e a que aparentemente apresenta mais absorção à energia radioelétrica durante o período da sua existência e que se situa praticamente apenas durante as horas diurnas desaparecendo com o por do sol. É também a mais desconhecida de todas as camadas ionosféricas e a que menos grau de ionização apresenta. Acredita-se que esta camada é a responsável pela absorção das ondas de rádio em HF e MF durante as horas diurnas.

Perturbações ionosféricas - Todas as variações que acontecem na ionosfera são mais ou menos previsíveis e dependem principalmente da atividade solar e do grau de ionização que as radiações solares provocam na ionósfera. Deste modo pode-se com os conhecimentos atuais prever as condições de propagação dentro de certos limites. Todavia por vezes o comportamento normal da ionosfera é alterado por determinados fenómenos que ocorrem na superfície solar como sejam explosões solares que libertam "flares" com muitos milhares de km de comprimento e a uma velocidade espantosa que pode atingir 2000km por segundo. Estas explosões emitem raios X e uma grande quantidade de partículas especialmente protões. Se as flares acontecerem na direção da Terra, então esta chuva protónica atinge a Terra provocando forte perturbação das camadas ionosféricas ionizando-as na região dos pólos dando origem às espetaculares Auroras Boreais. Durante o período em que a terra está exposta a estas anomalias as características das diversas camadas é alterada e severas perturbações ocorrem nos sistemas de comunicação, provocando mesmo o bloqueio total das comunicações por reflexão ionosférica. Nesta altura o receptor parece que está avariado, pois apenas se escuta um ligeiro ruído de fundo. Apenas se poderão escutar estações que estejam perto e que deste modo usem a propagação por onda terrestre. Estas perturbações dividem-se em duas categorias: Perturbações ionosféricas repentinas e tempestades solares.

As perturbações ionosféricas repentinas tem origem em erupções solares mais ou menos repentinas e atinge a terra cerca de 15 minutos depois de se ter dado a erupção, e só afeta a superfície da terra que está voltada para o Sol. Estas perturbações tem uma duração limitada e atingem principalmente as frequências de entre 0s 2 e os 30 MHz. A atenuação dos sinais durante o fenómeno pode atingir os 40dB e demora normalmente menos de uma hora.

Por outro lado as tempestades solares apesar de não serem tão acentuadas, apresentam maiores problemas para as comunicações devido à sua duração ser maior. Durante uma tempestade solar, os sinais que utilizem a ionosfera para se propagar diminuem drasticamente de intensidade e podem até se extinguir durante vários dias e, ocorrer em todo o globo, mesmo nos locais em que seja noite. Nestas condições a camada F aumenta anormalmente a sua altitude e a atenuação das ondas é aumentada dando origem ao que se denomina por "flutter fading".

Propagação acima dos 30MHz

A propagação em frequências acima de cerca de 30 MHz normalmente não utiliza as camadas ionosféricas para se refletir. Todavia existem exceções quando estas frequências se propagam por meio de fenómenos mais ou menos frequentes que ocorrem em condições anormais das características habituais de propagação, como é o caso de propagação por esporádica "E". Assim sendo os principais modos de propagação em frequências acima de 30 MHz são os seguintes:

Alcance visual para duas estações à mesma altitude - Quando duas estações estão à mesma altitude é possível através de uma simples formula matemática calcular se em condições de uma atmosfera standard (K=1,33) estas estações se consideram em linha de vista. Este calculo é bastante importante quando se pretende estabelecer comunicações em micro-ondas. Teoricamente a distancia máxima a que estas estações podem estar, é quando o feixe que une ambas toca no ponto do horizonte comum.

Para calcular a distancia ao horizonte, a partir da altitude de uma só estação e sabendo o factor K pode-se utilizar a seguinte formula.

DR = Distancia em Km do horizonte

Hs = Altitude acima do nível do mar

K = Fator do raio efetivo da Terra (K = 1, 33 numa atmosfera standard)

Dr = SQR (12, 75 x Hs x K)

SQR = raiz quadrada

Refração em linha de vista - Esta é a forma mais comum de propagação em frequências elevadas e só é afetada pelos obstáculos que se encontram no trajeto assim como com as condições atmosféricas existentes entre as estações. Teoricamente as comunicações em VHF e frequências mais elevadas não deviam ir além do horizonte visual, mas como todos sabemos. na prática isso não acontece e pode-se comunicar muito além do horizonte visual mesmo em condições normais. Isso acontece devido à existência de reflexões e refracções no trajecto da energia electromagnética. Devido a que a uma relativa altitude o ar se torna mais rarefeito as ondas eletromagnéticas junto da superfície terrestre tendem a deslocar-se mais lentamente produz-se o efeito de refração para baixo, fazendo deste modo com que as ondas de rádio acompanhem de alguma forma em percursos não muito longos a curvatura da Terra.

Em condições de grandes inversões de temperatura pode-se dar exatamente o contrario, nomeadamente se junto à superfície existir uma camada de ar quente, logo sobreposta por uma de ar mais frio. Nesta forma as ondas electromagnéticas, devido à maior densidade do ar frio deslocam-se mais rapidamente à superfície da terra provocando deste modo uma curvatura para cima. O grau de refração pode ser maior ou menor e depende essencialmente do factor "k". o Factor k tem um valor de 1,33 num clima temperado e em condições normais de pressão e temperatura. Estes fenómenos provocam muita confusão em alguns radioamadores pouco familiarizados com estas questões devido a que produz um fenómeno conhecido na nossa gíria como propagação unilateral, ou seja: escutam bem uma estação que esta numa zona alta mas não chegam lá ou chegam bem e escutam mal.

Outro fator que tem influencia na propagação para além da linha de vista é o fato de as ondas eletromagnéticas se refletirem em objetos que encontrem no seu percurso mudando deste modo a sua direção. Esta é uma forma comum de propagação e sobejamente conhecida de todos.

Refração em linha de vista por diferença de temperatura

Refração em linha de vista por diferença de temperatura - Neste caso a estação mais baixa chega bem à estação mais alta mas escuta mal. Se as condições de temperatura na zona de refração se inverterem então a estação mais baixa escuta bem a mais alta mas chegará mal.

Ponto Especular - O ponto especular é o ponto no horizonte onde se reflete a radiação duma antena real transformando esta radiação em radiação imagem. Este ponto pode representar um problema em frequências elevadas já que a radiação provocada neste ponto vai desfasada de 180º e ao chegar a uma antena receptora pode anular os sinais que chegam sem reflexão. A reflexão especular ocorre, sobretudo em polarização horizontal em superfícies com boas características refletoras como sejam as grandes superfícies de agua. Quando se efetuam os cálculos para uma ligação em SHF, normalmente tem-se em atenção as grandes superfícies de agua no percurso, e monta-se o sistema de forma a que o iluminador do refletor parabólico não veja esta superfície, utilizando-se muitas vezes uma bainha metálica cilíndrica que se coloca no perímetro da parabólica.

Protecção da reflexão especular numa parabólica

Determinação do ponto especular entre duas estações com uma superfície
 refletora ( por exemplo um lago) entre elas. 

Refração troposférica  - Esta é a mais vulgar das refrações e ocorre quase sempre em maior ou menor quantidade: é a que permite na maioria dos casos os contatos em VHF e em frequências superiores contatos para lá do horizonte visual. A troposfera não é um meio homogéneo como tal a temperatura a pressão o grau de humidade e a composição do ar variam muito, principalmente acima dos 10 Km. O ar torna-se menos denso, a temperatura e a pressão também baixam fazendo com que as ondas de rádio ao atravessarem este meio menos denso se refrate e se incline de novo para a Terra. Quando o ângulo de refração é igual ou superior à curvatura da Terra ocorre a propagação por conduta.

Ganho por obstáculo - Quando entre duas estações se encontra um obstáculo que poderá ser uma montanha, em certas condições pode-se dar um fenómeno conhecido por "efeito fio de navalha", ou ganho por obstáculo. Quando a energia eletromagnética progride no espaço e atinge o cume de uma elevação, a parte de baixo deste feixe electromagnético sofre uma desaceleração e tende a refratar-se para baixo, permitindo desta forma que estações que se encontrem para lá do obstáculo sejam escutadas com sinais fortes. Este efeito é tanto mais acentuado quanto mais fino for o topo do obstáculo. Daí o nome de "fio de navalha" ou "knif – edge diffraction". 

Difração por efeito fio de navalha ( Knif- edge diffraction )

Propagação por reflexão lunar (EME) - Como o nome indica, esta é uma forma de se comunicar a grandes distancias em frequências muito elevadas usando a lua como refletor. É uma forma de comunicar utilizada por radioamadores experientes e empenhados nas técnicas de comunicações, já que é uma forma difícil de comunicar, não só porque o equipamento normalmente é especialmente concebido para o efeito, como também porque devido à enorme distancia (entre 707.000 e 806.000 km) e também à atenuação que sofre a energia eletromagnética na reflexão, são necessários muitas centenas de watts e antenas de alto ganho para se conseguirem resultados práticos. A titulo de exemplo, em 144 MHz a atenuação do trajeto numa comunicação EME é cerca de 225dB. Atualmente no Brasil (e também no mundo) poucos amadores se dedicam a este interessante e difícil modo de comunicação. No entanto, alguns tem obtido bastante êxito e impacto a nível internacional neste modo, inclusive em frequências tão altas como 10GHz.

Propagação por "efeito de conduta"  -  Este tipo de propagação ocorre, sobretudo devido à variação dos índices de refração na zona que divide uma camada de ar quente e uma de ar frio. Tem uma certa analogia com o que foi dito sobre a refração em linha de vista, mas aqui as massas de ar poderão ser muito maiores e a maiores altitudes. Do tamanho destas massas e da altitude das mesmas dependerá a distancia a que será possível a comunicação. A inversão de temperatura pode ocorrer a partir duma superfície meteorológica com extensões que podem superar os 1500 Km, possibilitando deste modo comunicações a distancias muito interessantes. Normalmente este tipo de propagação acontece sobre o mar e em zonas de costa. Este tipo de propagação é raro de acontecer para frequências abaixo dos 144 MHz.

Propagação por conduta

Propagação por "Esporádica E" -  Este tipo de propagação é muito conhecido dos radioamadores, por possibilitar contatos em frequência acima de 144 MHz a distancias superiores a 2000 Km.  Como o nome indica, este tipo de propagação ocorre quando existem zonas da camada "E" fortemente ionizadas, capazes de refletir a energia eletromagnética em frequências bastante elevadas. Devido à sua altitude, (entre 80 e 100 Km) é possível fazer contatos por rádio em frequências elevadas a distancias que em condições normais seriam impossíveis. Este tipo de propagação, acontece mais sobre as plataformas continentais, e é normalmente de curta duração. A possibilidade de se fazer contatos por "esporádica E" pode variar entre alguns minutos e cerca de uma hora, mas muito raramente se estende para além desse tempo.  É muito comum nestas condições sinais extremamente fortes na banda de 144 MHz de estações situadas a distancias superiores a 1500 Km.  Vá fazendo umas escutas em 144.300 em SSB (USB) principalmente durante os meses de Maio e Junho.

Propagação por esporádica E

Propagação por dispersão transequatorial - Este tipo de propagação ocorre especialmente nas frequências mais baixas da banda de VHF, no caso dos amadores nos 50 MHz. Permite comunicações a distancias muito grandes, que poderão chegar a 10.000 Km ou até mais. Este tipo de propagação é provocada por anomalias na camada F sobre a zona do equador magnético e permite uma reflexão dupla sem que a onda de rádio venha refletir-se na Terra. Para fazer comunicações através deste tipo de propagação é necessário que ambas as estações estejam numa posição em que o ângulo de incidência no ponto de reflexão seja ideal, e normalmente as condições somente são possíveis quando a direção da radiação atinge perpendicularmente a zona de reflexão, ou seja N-S ou S-N e que ambas as estações estejam à mesma distancia do equador geomagnético.

Propagação transequatorial

Propagação por tropodispersão - Este tipo de propagação é provocado por irregularidades em determinadas zonas da atmosfera em que o índice de refração bem como as condições de humidade e temperatura diferem das zonas circundantes. A esta zona de dispersão chama-se "volume comum de dispersão". Os sinais recebidos por dispersão troposférica são geralmente débeis e variáveis devido a que o sinal é refletido e dispersado, de modo que apenas uma pequena parte chega ao receptor. Por tal os sistemas que utilizem este tipo de propagação são equipados com antenas de alto ganho e de feixe estreito e normalmente os emissores são de potência elevada. Todavia conseguem-se sinais mais estáveis a distancias para além de 500 Km. Este meio de propagação pouco uso tem nos dias atuais e não é muito usual nos meios de amador. Era este processo que à umas dezenas de anos atrás, antes do aparecimento dos satélites se usava para assegurar as comunicações telefónicas entre países, pelo que se utilizavam complexos sistemas de antenas e também emissores de alta potência funcionando por volta de 900 MHz.

Propagação por tropodispersão 

Propagação Auroreal - Como o nome indica este tipo de propagação serve-se das propriedades refletoras das Auroras Boreais para se comunicar a distancias que poderão chegar a 3000 Km em frequências que vão desde os 100 MHz a cerca de 400 MHz. As características de reflexão das auroras varia muito rapidamente o que provoca muita distorção nos sinais de fonia, pelo que se utiliza muito os contactos em CW de alta velocidade.  As auroras ocorrem em zonas da Terra em que o ar é mais rarefeito como sejam nos pólos. A estas zonas chamam-se zonas de máxima ocorrência auroreal.  No hemisfério Norte esta zona está compreendida entre a Noruega, Groenlândia e Centro do Canadá, voltando através do Alasca, Sibéria até o Norte da Europa. Este tipo de fenómeno prejudica substancialmente as comunicações em ondas curtas, não só pelo ruído que provoca mas também pela forte atenuação que produz nos sinais de HF que a atravessam. Apenas os radioamadores que estejam localizados nas zonas auroreais ou nos limites das mesmas podem utilizar este tipo de propagação.

Propagação por "meteoscatter"  -  Este tipo de propagação é provocado pela entrada na atmosfera de meteoros por pequenos que sejam. À volta da trajetória destes corpos celeste, quando atravessam a camada "E" forma-se uma zona fortemente ionizada em forma cilíndrica, estreita, mas muito longa, que permite a reflexão dos sinais de frequências elevadas. Esta zona ionizada é de curta duração, mas quando uma grande quantidade de meteoritos entra ao mesmo tempo na atmosfera, como é o caso das chuvas de meteoritos, criam-se bastante zonas refletoras o que permite o estabelecimento de contatos via rádio embora de curta duração. Este modo de comunicação é bastante comum entre os radioamadores. Estes amadores são pessoas experientes e estão sempre a par dos avisos de chuva meteoritica para poderem apontar as antenas na altura certa, e fazer comunicados bastante interessantes.

Apontamentos Finais - Para terminar quero apenas comentar que além destes tipos de propagação mais usuais, existem outros de menos importancia. No entanto, e a titulo de exemplo, as reflexões em aeronaves, ou em superfícies frontais com diferenças de temperatura na sua progressão. Estas ultimas ocorrem geralmente em zonas do globo com caraterísticas determinadas, e podem ocorrer em qualquer época do ano. Um exemplo desta ultima são as condições que ocorrem com certa frequência na zona do Mar Mediterrâneo, quando os ventos quentes e secos, chamados os ventos "Siroccos", originários do Deserto do Sahara, se encontram com superfícies mais frias e muito mais húmidas sobre o Mar Mediterrâneo. Estas superfícies podem-se estender desde a ilha da Madeira até mesmo ao Médio Oriente. Presumo que foi um destes tipos de propagação que no ano de 2000 possibilitou alguns contatos em 144.300 entre paises distantes.

 

Outros fatores que tem muita influencia na propagação, especialmente em frequências acima de 1 GHz, são as chuvas, o nevoeiro, e as nuvens especialmente as baixas. No caso de chuvas intensas pode acontecer mesmo que em sinais de feixes Hertezianos, operando em frequências de vários gigahertzs se verifique o corte de comunicações.

 

Espero que com este simples artigo, sem complicações matemáticas e de fácil compreensão ter contribuido para que os colegas entendam um pouco mais sobre os fenómenos da propagação.

 

Referências Bibliográficas:

-ARRL HANDBOOK FOR RADIO AMATEURS - THE ARRL MICROWAVE EXPERIMENTERS MANUAL - Carlos Mourato, CT4RK

Sinal x Ruído

By PY3KT

As ondas de rádio são capazes de alcançar distâncias enormes. Nessa caminhada o relevo e a atmosfera podem favorecê-las ou impedi-las, enfraquecendo ou fortalecendo o seu inimigo natural chamado RUÍDO. O Ruído existirá sempre e a luta consiste em vencê-lo com algo útil, audível, copiável, que se chama SINAL. Quando não houver sinal suficiente escutaremos só o ruído, e o comunicado não se realizará. 

Melhorar a relação Sinal / Ruído, eis o desafio a enfrentar... e ganhar !

1- Mais Potência no transmissor não necessariamente levará o sinal mais longe, apenas o fará chegar mais forte no destino, se lá o receptor for capaz de distingüí-lo.

 "Mais vale um receptor sensível do que um transmissor potente"

2- O que leva o sinal mais longe é a Propagação para determinada freqüência naquele instante.

Não fosse assim uma estação de rádio comercial, que opera em ondas médias com 100.000 watts de potência, cobriria o mundo todo com seu sinal. Mas isso não ocorre porque durante o dia não existem condições de propagação para este sinal naquela freqüência, e não por faltar potência na transmissão.  Como à noite melhora sensivelmente as condições de propagação para as bandas baixas, e para que não haja mútua interferência de estações que operam na mesma freqüência, a legislação internacional determina que tais emissoras (broadcasting) reduzam a potência do transmissor até para um décimo daquela irradiada durante o dia.

Na maioria dos casos com 10% da potência diurna cobrem maiores distâncias à noite, graças à Propagação. 

Como nós radioamadores normalmente trabalhamos somente dezenas de watts, a meta a perseguir pelo autêntico experimentador baseia-se no slogan dos QRPistas (operadores de baixa potência):

"Atingir a maior distância imaginável com a menor potência possível"

3- Então o truque para otimizar o desempenho de uma estação consiste em dosar a irradiação do sinal para as condições de propagação naquela freqüência, naquele momento. A alternativa mais lógica, ANTES DE AUMENTAR A POTÊNCIA, está em "concentrar a energia irradiada", evitando desperdícios, assim...

A - estreitar a largura da banda passante; por exemplo, migrando da FM com 10 KHz de largura e elegendo o AM com 6 KHz, o SSB com 2,5 KHz, o CW com 0,5 KHz ou outras modalidades digitais com banda passante até mais estreita. O preço que se paga é a queda na fidelidade sonora à medida que se estreita a banda passante.

B - apontar o sinal para o receptor desejado através de antenas direcionais de ganho maior que a omnidirecional ou a que se estava utilizando. O custo disso é a queda de desempenho nos demais quadrantes.

4- Aumentar a potência custa caro. Para incrementar uma unidade "S" no essímetro do receptor que estiver nos sintonizando é preciso quadruplicar (multiplicar por 4) a potência. Não esquecer que a diferença entre unidades num essímetro corretamente calibrado é igual a 6 dBs. Na prática isto quer dizer...

S-7 com 10 watts; S-8 com 40 watts e S-9 com 160 watts

Saiba que decibéis (uma décima parte do Bell) medem uma relação logarítmica (e não linear) entre grandezas, e o dobro (2 vezes) nessa escala é igual a 3 dBs.

5- Um sistema irradiante não acrescenta watts aos que lhe foram entregues. Pelo contrário, descasamentos de impedância, cabos coaxiais, filtros, bobinas, baluns ou qualquer ingrediente aleatório agregado à antena roubam energia empregada pelo transmissor. Portanto, uma antena com ganho relativo maior, que esteja recebendo 100 watts do equipamento, irradiará esta energia (RF) à uma distância também maior, mas não acrescentará nenhum watt a mais aos que lhe foram entregues.

6- O Acoplador de Antena não melhora nem ajusta o sistema irradiante, apenas faz coincidir a impedância de saída do transmissor (em geral 50 ohms) com a leitura de impedância na extremidade do coaxial que se conecta ao equipamento. Na prática, engana o transmissor para que ele - enxergando uma ROE de 1:1 - libere toda a sua potência, já que há nele um circuito de proteção que reduz proporcionalmente a quantidade de RF à medida que aumenta a Relação de Ondas Estacionárias (ROE). 

7- Em resumo, sobre Potência e Propagação, convivemos com as três situações assinaladas abaixo:

Na situação "A" a Propagação (P) para aquela freqüência naquele momento e a Potência ou a concentração da energia irradiada (W), estão em conformidade, ajustadas, sendo permitido o contato no ponto de distância 10 numa reta imaginária.

Na situação "B" a Potência ou a concentração da energia irradiada (W) usada está abaixo das condições de Propagação (P) para aquela freqüência naquele momento. Por isso o contato no máximo poderia acontecer no ponto 5 da reta imaginária. A transmissão poderia ser melhor aproveitada (vide o ítem 3 acima) para que o contato ocorresse no ponto 10 da reta.

Na situação "C" a Potência ou concentração da energia irradiada (W) usada vai além das condições de Propagação (P) para aquela freqüência naquele momento. Por isso o contato igualmente não aconteceria além do ponto 5 da reta imaginária. Neste caso alguns Watts estariam sendo desperdiçados.

Portanto, não se esqueça jamais:

Nenhum Transceptor renderá mais do que a Antena em que ele estiver conectado.

Conheça o projeto da Antena HF Multibanda denominada 3KTena

LINKS UTEIS REFERENTE A PROPAGAÇÃO

Amateur Chirp Project- Amateur projects to investigate radiowave propagation - G3PLX\'s chirp project, ionosonde database

An introduction to HF Propagation- This article will help to unravel some of the mysteries as well as giving useful operating

Current solar images- Images from the Solar Dynamics Observatory and Atmospheric Imaging Assembly

D-Region Absorption Prediction- This map represent the current position of the sun and how a solar flare influence an HF

Geomagnetic and Solar Indices- NOAA / Space Weather Prediction Center, Geomagnetic K-indices and Running A-indices

Geophysical Alert Message wwv.txt- Broadcast via WWV and WWVH at 18 and 45 minutes past the hour.

High Frequency Active Auroral Research Program- A Scientific endeavor aimed at studying the properties of the ionosphere.

Hourly STD Solar and Geophysical Report- Boulder K-Indices, Planetary K-Indices, 10.7 cm solar radio flux updated every 30 minutes

Near-Real-Time F2-Layer Critical Frequency Map- This map can be used to determine the frequencies that will always be returned to the Earth.

NOAA Space Weather Scales- The NOAA Space Weather Scales were introduced as a way to communicate to the general public

Propagation Planning for DXpeditions- 6 Steps for a More Successful Trip by Carl Luetzelschwab K9LA

Radio Wave Propagation- A PDF document, used for ham radio training, that cover all aspects of radio wave propagation

Report of Solar and Geophysical Activity- The Report and Forecast of Solar and Geophysical Activity is the primary daily report prepared by SEC.

RF Skywave Propagation- Excellent presentation on RF skywave propagation by Greg, N6LYU

SEC's Radio User's Page- Provide radio operators with current data on the state of the ionosphere

The Ground Wave- About ground wave, article by moonraker.com.aut

Today's Space Weather - SEC- Another interesting reports page with plots and graphs of solar flux.

VHF Propagation Maps- Experimental maps that show real-time VHF propagation derived from analyzing data gathered from the APRS-IS network.

VHF/UHF Propagation updated- In the past few years there has been a growing movement from VHF frequencies (50-300 MHz) to UHF (300-900 MHz)

WSPRnet Weak Signal Propagation Reporter Network

  27 Day Solar Forcast  Aurora-page Aurora predictions (Alaska) Auroral Activity Report

Centre de prévision de l'activité solaire et géomagnétique Eclipse 99 Eclipse 99 (Français)

Es and FAI prediction Geophysical Institute Auroral Activity Forecast

High Frequency Propagation Models Hourly STD DMSP/POLAR Auroral Activity Report

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