PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD

ELETROMAGNETISMO - TELECOMUNICAÇÕES - NOTAS DE AULA     PESQUISAS

#py5aal A presente nota de aula tem por objetivo fornecer material didático de telecomunicações para o curso de Eletrônica do Centro Estadual de Educação Profissional de Curitiba - CEEP. Os experimentos, tabelas e gráficos foram realizados pelos alunos sob orientação do professor. Esta página foi migrada do GEOCITIES,  que foi descontinuado.Professor Angelo Antonio Leithold (Migrada em: 2011 Coogle pages, 2015 Google Sites, 2020 @escola.pr.gov.br)

#py5aal Os experimentos foram realizados pelos alunos nas frequências de 4, 5, 6 e 7 MHz, ou seja, na banda da onda curta (HF) explorando a utilização do conceito NVIS (Near Vertical Incidence Sky wave), ou utilização da ionosfera como meio refletor das ondas utilizando ângulos perto da incidência vertical, com distâncias desde as dezenas de quilômetros até às centenas de quilômetros, dependente do ângulo de emissão.Sistema útil para curtas distâncias. Foram utilizados quatro dipolos de meia onda, numa montagem comumente chamada de ''bigode de gato''. Para os diagramas de radiação e os parâmetros da antena os alunos utilizaram diversas ferramentas encontradas na Internet. Após as simulações os estudantes construíram as antenas (cada grupo construiu a sua) e fizeram os testes práticos, comparando os dados da prática à teoria. 

Sobre efeito NVIS e reflexão Ionosférica acesse: https://sites.google.com/site/1ionosfera/home/pesquisas

IONOSFERA, LEITHOLD, ANGELO ANTONIO  DOCUMENTO 

Plasma ionosferico  DOCUMENTO

REFLEXAO IONOSFERICA A LEI DE SNELL DOCUMENTO

DENSIDADE ELETRÔNICA DA ATMOSFERA E REFLEXÃO IONOSFÉRICA

#py5aal O conceito NVIS (Near Vertical Incidence Sky wave), ou utilização da ionosfera como meio refletor das ondas utilizando ângulos perto da incidência vertical 90° é utilizado pelas FFAA (Forças Armadas) de todo o mundo.  O alcance destes sistemas de transmissão é de distâncias desde as dezenas de quilômetros até às centenas de quilômetros. O sistema NVIS é dependente do ângulo de emissão e é um sistema útil para curtas  e médias distâncias. Dentre as antenas utilizadas para NVIS, estas vão desde dipolos próximos aos solos, as conhecidas ''bigode de gato'' até antenas mais elaboradas, como Yagis apontadas para cima. A antena Yagi-Uda três elementos apontada para cima foi utilizada entre 2009-2010 no Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho para pesquisas do comportamento da Ionosfera.  Apontada para cima para minimizar os efeitos de ruídos indesejáveis gerados nas proximidades. Foi utilizada para contatos com radioamadores quando não era utilizada como Ionossonda entre também 2009 e 2010. Na minha estação foi montada na horizontal com inclinação de 45o.

#py5aal Quando se aponta uma antena HF para cima, com ângulo de emissão entre 60° e 89°, ou quando montadas próximas ao solo, seu lóbulo de emissão é influenciado pela absorção ou reflexão da radiação. O conceito  NVIS (Near Vertical Incident Skywave) ocorre quando a altura de uma antena é menor que 1 comprimento de onda, ou quando sob si está inserida uma superfície ou um elemento cuja interação é ''enxergada'' pela antena como um efeito terra, neste caso, o dipolo deve estar no mínimo a 1/4 de comprimento de onda e o refletor a uma distância de 0,1 de comprimento de onda do dipolo, o solo é um componente do sistema e influencia os lóbulos de radiação e a impedância característica do sistema de transmissão. Assim, as antenas com refletor embaixo podem ser utilizadas para o aproveitamento deste fenômeno eletromagnético. Os refletores se disseminaram nos sistemas irradiantes, em que a alteração de impedância e o diagrama resultante da distância de uma antena ao solo é largamente utilizada. A forma e a distância do refletor à antena força seu comportamento, se determinado um diagrama a antena trabalha dentro dele. Este é um dos parâmetros que imediatamente percebidos, é a relação frente/costas no caso de antenas direcionais, pois à medida que esta relação aumenta, conseqüentemente aumentará a diretividade da antena. A reflexão na ionosfera e alteração de lóbulos é função da distância e diâmetro dos elementos. Com o passar do tempo e experiências, chegou-se à conclusão que estes praticamente se igualam em forma e dimensões aos dipolos ou monopolos dos quais fazem parte. Numa antena direcional cilíndrica, por exemplo, recomenda-se que os elementos parasitas também o sejam, os comprimento físicos daqueles, se refletores devem ser ligeiramente maiores que o elemento ativo em cinco a dez por cento. No caso de refletores planos sua superfície não precisa ser infinita, basta que seja ressonante, ou seja, uma superfície refletora contínua cuja malha não ultrapasse a 10% do comprimento de onda aplicado e esteja a tal distância da terra que esta não anule o efeito de sintonia. Uma vez feito este procedimento alterará a impedância e largura de faixa do sistema resultante, o dipolo, não mais será um dipolo isolado, passará a se comportar como uma rede com todas as características dadas pela disposição dos elementos interferente. 

#py5aal Uma boa antena NVIS não funcionará bem em distâncias DX, se for dipolo o seu ganho é próximo a 0 Dbd, a nao ser que sejam inseridos pais elementos, conforme descito acima. Se o sinal é irradiado ou recebido em uma direção, os ângulos quase verticais propiciarão, quando com diversos elementos, um estreitamento de feixe e a energia será concentrada. Dipolos de altura normal ou antenas verticais têm um ângulo menor e seu sinal na distância requerida será muito mais forte. Podem ocorrer, devida a propagação outras zonas de salto. A zona de salto é a área entre a onda terrestre máxima distância e a menor distância da onda celeste, onde nenhuma comunicação é possível. Dependendo das frequências de operação, antenas e condições de propagação, a zona de salto pode começar em cerca de 20 a 40 km e pode se estender por centenas de quilômetros. Sem zona de salto ou onda terrestre, o modo NVIS é usado para fazer comunicações em HF confiáveis abaixo de 10 MHz. Esse sistema é uma excelente escolha para comunicações de emergência. O efeito é semelhante a pegar uma mangueira de jardim com bocal de neblina e apontá-la para cima, água que desce proporciona um padrão omnidirecional sem pontos mortos. É um padrão de radiação circular contínuo voltando para baixo. Por ser omnidirecional,  a orientação do dipolo não é importante, e quanto maior o ângulo, menor será a frequência necessária para funcionar corretamente. Portanto 40 e 80 metros são ideais para uso NVIS para uso em ângulos de 70 graus ou mais.  Por isso as Forças Armadas usam banda dupla conhecida como AS-2259/GR que consistem em dois dipolos cruzados em “V” invertidos posicionados perpendicularmente entre si e apoiados no centro por um mastro para uso militar de 2 a 10 MHz .

#py5aal Assim, sinais de alta frequência (HF) abaixo de 50 MHz são capazes de ser refletidos na camada F se a densidade da ionosfera for suficientemente ionizada. A densidade é comumente medida como “fluxo solar”, que varia de acordo com o dia e a noite diariamente. Nos pontos altos do ciclo solar, a camada F da ionosfera é altamente reflexiva (densa), enquanto o oposto é verdadeiro baixos do ciclo, ocorrendo baixos níveis de refração. Quanto mais ionização na camada F, melhor ao usar HF. No entanto, não é possível evitar a simplificação excessiva, pois há muitos outros fatores que afetam a forma e as mudanças nas densidades da ionosfera. Através dos experimentos realizados longo dos ciclos 23 e 24 de manchas solares, durante diferentes momentos do dia, e durante todas as quatro estações, em cerca de 22 anos, foi possível verificar como esses fatores se combinam.