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INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇOCAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHOPROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLDNOTAS DE AULA - 07 DISTÂNCIA DA ANTENA AO SOLONear Vertical Incidence Skywave - NVIS
Acima: Conformação das camadas iônicas. (Fonte: Professor Angelo Antonio Leithold, 1987)
#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL Near Vertical Incidence Skywave (Onda celeste de incidência quase vertical,) ou NVIS, é um método de propagação de ondas de rádio que fornece sinais utilizáveis em distâncias de 0 a 650 km. É usado para comunicações militares,e por radioamadores para contatos próximos, contornando as barreiras da linha de visão. As ondas de rádio viajam quase verticalmente para a ionosfera, onde são refratadas de volta e podem ser recebidas dentro de uma região circular a até 650 km em torno do transmissor. Se a frequência for muito alta (ou seja, acima da frequência crítica da camada F ionosférica), a refração não ocorrerá e se for muito baixa, a absorção na camada D ionosférica pode reduzir o sinal. As frequências mais confiáveis para comunicações NVIS estão entre 1,8 MHz e 8 MHz. Acima de 8 MHz, a probabilidade de sucesso começa a diminuir, caindo para quase zero a 30 MHz. As frequências utilizáveis são ditadas pelas condições ionosféricas locais, que têm uma forte dependência sistemática da localização geográfica.
#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL As freqüências ideais de NVIS tendem a ser mais altas nos trópicos e mais baixas nas regiões árticas. Também são mais altas durante os anos de alta atividade de manchas solares. As frequências utilizáveis mudam do dia para a noite, porque a luz solar faz com que a camada mais baixa da ionosfera, chamada de camada D, aumente, causando atenuação de baixas frequências durante o dia, enquanto a freqüência máxima de utilização (MUF), que é o fator crítico a frequência da camada F aumenta com maior luz solar. Estão disponíveis mapas em tempo real da frequência crítica. O uso de uma frequência cerca de 15% abaixo da frequência crítica deve fornecer um serviço NVIS confiável.
Acima: Lei da Secante - Reflexão ionosférica. (Fonte: Professor Angelo Antonio Leithold, 1987)
As bandas comuns usadas em latitudes médias são 3,5 MHz à noite e 7 MHz durante o dia, com uso experimental de frequências de 5 MHz (60 metros). Durante as noites de inverno na parte inferior do ciclo das manchas solares, a banda de 1,8 MHz pode ser usada. A radiodifusão utiliza as bandas de transmissão tropical entre 2,3 e 5,06 MHz e as bandas de transmissão internacional entre 3,9 e 6,2 MHz. As comunicações militares NVIS ocorrem principalmente em 2-4 MHz à noite e em 5-7 MHz durante o dia, ver Lei da Secante, reflexão Ionosférica.
Acima: MUF, Máxima Frequência Utilizável (Fonte: Professor Angelo Antonio Leithold, 1987)
A MUF, às vezes é chamada de frequência de trabalho ideal, o sistema nNVIS é mais útil em áreas montanhosas (Abaixo) onde a propagação visual é ineficaz ou quando a distância de comunicação está além do alcance de 80 km. Outro aspecto da comunicação NVIS é que a localização do transmissor é mais difícil do que na comunicação por ondas terrestres. O sistema NVIS permite a cobertura de um país de tamanho médio inteiro a um custo muito menor do que com VHF (FM) e a cobertura diurna, semelhante à cobertura noturna de ondas médias (transmissão AM) a um custo mais baixo e geralmente com menos interferências.
Acima: Exemplo de NVIS em áreas montanhosas. (Fonte: Professor Angelo Antonio Leithold, 1987)
#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL Um exemplo de configuração de antena NVIS é um dipolo horizontal polarizado (paralelo à superfície da Terra) que varia de 1/20 do comprimento de onda (λ) a 1/4 do comprimento de onda acima do solo. A altura ideal é de cerca de 1/4 do comprimento de onda, e a radiação de alto ângulo diminui apenas ligeiramente para alturas de até 3/8 de comprimento de onda. Essa proximidade com o solo força a maior parte da radiação a subir diretamente. A eficiência geral da antena pode ser aumentada colocando um refletor, haverá um comportamento de uma antena Yagi 2 elementos apontada quase verticalmente, pois o refletor será pouco mais longo que a antena (5%) paralelo e diretamente abaixo da antena que pode propiciar um ganho na faixa de 3 a 6 dB. Tais refletores (Figura abaixo) são mais necessários ao usar dipolos em solos pobres, pois sem eles uma energia considerável é absorvida. Dependendo dos requisitos específicos, várias antenas (por exemplo, Sloper, T2FD, Dipolo) podem ser usadas para comunicação NVIS, com dipolos horizontais ou dipolos V invertidos a cerca de 0,2 comprimento de onda acima do solo, oferecendo os melhores resultados na transmissão e a 0,16 na recepção.
Acima: Exemplo de uma antena dipolo com refletor, Yagi-Uda 2 elementos apontada para cima. (Fonte: Professor Angelo Antonio Leithold, 1987)
#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDPY5AAL Obviamente, aumentos significativos na comunicação serão realizados quando a estação de transmissão e a estação receptora usarem a configuração NVIS para suas antenas. Em particular para operações de baixo perfil, as antenas NVIS são uma boa opção. Para transmissão, as antenas típicas consistem em um dipolo com cerca de 1/4 de comprimento de onda acima do solo ou em matrizes desses dipolos. Podem ser usados até 16 dipolos, permitindo sinais fortes com potência relativamente baixa, concentrando o sinal em uma área menor. Matrizes de dipolos podem ser usadas para "girar" o padrão, de modo que o transmissor não precise estar no centro da área de cobertura. As antenas de transmissão NVIS geralmente usam uma extensa tela de aterramento para aumentar o ganho e estabilizar o padrão e a impedância de alimentação com a alteração da umidade do solo. A antena AS-2259, por exemplo, consiste em dois dipolos em forma de V invertidos: Os quatro fios de dipolo também servem como corda manual para o mastro da antena. Uma configuração alternativa consiste em uma antena de loop de transmissão configurada para transmissão máxima de sinal para cima, quadro horizontal.
VEJA: ANTENA SLOPPER COM REFLETOR IONOSSONDA YAGI APONTADA PARA CIMA
A presente publicação faz parte das notas de aula ''Fundamentos de propagação de rádio'' datilografada em 1978 e apresentada na Escola Técnica Federal do Paraná em 1979. Foi complementada em 1987 e o formalismo matemático mais rigoroso foi inserido 1990. O trabalho digitalizado foi publicado no Hpg.IG em 1998 no endereço http://www.angeloleithold.hpg.ig.com.br/ciencia _e_educacao/9/index_int_4.html. Foi elaborada uma cópia de segurança e publicada no Yahoo-Geocities em 2004 no endereço http://br.geocities.com/angeloleithold/teoriaantena.html. Em maio de 2011 o Hpg.IG foi descontinuado, a cópia salva foi migrada para o presente endereço em junho de 2011:http://web.archive.org/web/20071112182438/http://br.geocities.com/angeloleithold/teoriaantena.htmlhttp://web.archive.org/web/20060221225235/http://angeloleithold.vilabol.uol.com.br/py5aal.htmlhttp://web.archive.org/web/20071202135144/http://br.geocities.com/angeloleithold/py5aal.refletores.htmlhttp://www.angeloleithold.hpg.ig.com.br/ciencia_e_educacao/6/index_pri_1.htmlhttp://web.archive.org/web/20040914020247/http://www.angeloleithold.hpg.ig.com.br/ciencia_e_educacao/6/index_int_3.htmlREFERÊNCIAS
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#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULA#PY5AAL Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições em diversas áreas científicas, incluindo astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia¹².Ele se formou em Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978, fez mestrado em Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982 e doutorado em Física pela USP em 1987, com uma tese sobre a propagação de ondas de rádio na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul¹. Além disso, ele realizou um pós-doutorado em Astrofísica pela Universidade de Brasília (UnB) em 1992¹. Leithold tem uma vasta experiência em pesquisa e ensino, tendo lecionado em diversas instituições, incluindo o Colégio Estadual do Paraná, o Senai e a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)¹. Ele é autor de vários trabalhos acadêmicos e livros, e é especialmente conhecido por seu estudo sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região¹².
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PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - NOTAS DE AULA O professor Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições nas áreas de astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia12. Ele se formou em Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978, fez mestrado em Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982 e doutorado em Física pela USP em 1987. Sua tese de doutorado foi sobre a propagação de ondas de rádio na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul1. Leithold tem uma vasta experiência em pesquisa e ensino, tendo lecionado em diversas instituições, incluindo o Colégio Estadual do Paraná, o Senai e a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Ele também é autor de vários trabalhos acadêmicos e livros, e é conhecido por seu envolvimento com o estudo da Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região12. O professor Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições em diversas áreas científicas e educacionais. Ele se destaca principalmente nas áreas de astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia12. Formação Acadêmica e Carreira Graduação: Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978. Mestrado: Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982. Doutorado: Física pela USP em 1987, com a tese intitulada “Estudo da Propagação de Ondas de Rádio na Região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul Pós-Doutorado: Astrofísica pela Universidade de Brasília (UnB) em 19921.Contribuições e Pesquisas Leithold é autor de diversos trabalhos acadêmicos e livros, e suas pesquisas são amplamente citadas por outros pesquisadores. Ele é especialmente conhecido por seu estudo sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região12. Atuação Profissional Ensino Médio: Professor de física no Colégio Estadual do Paraná, onde lecionou por vários anos e participou de projetos pedagógicos e científicos. Ensino Técnico: Professor de eletrônica no Senai e no CEEP, desenvolvendo instrumentos e métodos para medir e analisar sinais eletromagnéticos. Ensino Superior: Professor de pedagogia na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), ministrando cursos sobre didática, metodologia científica e tecnologia educacional12. Outras Atividades Além de suas atividades acadêmicas, Leithold é um radioamador ativo, conhecido pelo indicativo PY5AAL. Ele também tem um blog onde compartilha suas pesquisas e experiências1. O indicativo PY5AAL pertence ao professor Ângelo Antônio Leithold, um radioamador brasileiro com uma vasta experiência e paixão pelo radioamadorismo. Ele é conhecido por seus experimentos com antenas e pela participação ativa na comunidade de radioamadores. Atividades e Contribuições Antenas: Leithold realiza experimentos com diferentes tipos de antenas, incluindo antenas NVIS (Near Vertical Incidence Skywave) e antenas Long Wire12. Ele compartilha suas descobertas e métodos de construção de antenas em seu blog e em sites dedicados ao radioamadorismo. Baluns Magnéticos: Ele também trabalha com a construção de baluns magnéticos, que são dispositivos usados para adaptar a impedância entre a antena e o transmissor, melhorando a eficiência da transmissão2. Comunidade: Leithold é ativo na comunidade de radioamadores, participando de eventos e trocando informações com outros entusiastas. Ele utiliza suas habilidades para contribuir com a ciência e a educação, aplicando seus conhecimentos em física e eletrônica. Recursos e Publicações Leithold mantém um blog onde compartilha suas experiências e pesquisas no campo do radioamadorismo. Ele também publica artigos e tutoriais sobre a construção e otimização de antenas e outros equipamentos de rádio3. O professor Ângelo Antônio Leithold tem várias referências acadêmicas e citações em diferentes áreas do conhecimento. Ele é citado em trabalhos sobre geofísica, astrofísica, eletrônica e educação, entre outros. Aqui estão alguns exemplos de onde suas obras e citações podem ser encontradas: Geofísica e Astrofísica: Leithold é frequentemente citado em estudos sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul e a propagação de ondas de rádio1. Eletrônica e Radioamadorismo: Seus trabalhos sobre antenas e baluns magnéticos são amplamente referenciados em publicações técnicas e blogs especializados2. Educação e Pedagogia: Ele também é citado em artigos e teses sobre metodologia científica e tecnologia educacional3. Essas referências estão disponíveis em diversas plataformas acadêmicas e sites especializados, como Google Scholar, Academia.edu e em blogs pessoais do próprio professor123.
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