Este documento discute as propriedades fundamentais das ondas de rádio, incluindo: 1) A história das ondas de rádio desde as demonstrações teóricas de Maxwell em 1863; 2) Os elementos-chave de ondas de rádio como comprimento de onda, frequência, amplitude e ciclo; 3) Os mecanismos de propagação como difração, polarização, dispersão, refração e absorção; 4) As camadas da ionosfera e como elas afetam a propagação das ondas de rádio.

1. Tema:
Frequências de radiocomunicações
Discentes:
Alexandre Joaquim Baloi
Armando António Nhaquila
Eduardo Filimone Guambe Júnior
Gabriel Acácio Guambe
Yuran Menete

2. Historial das Ondas de Radio
Os primeiros passos para a descoberta da rádio começaram a ser dados em 1863 quando, James
Clerck Maxwell demonstrou teoricamente a provável existência das ondas
electromagnéticas unificando toda a teoria de Faraday, Lorentz, Gauss e Ampere.

3. Onda e seus elementos
• Ciclo 0-360°
• Amplitude –raio
• Frequência-kilohertz
(kHz), megahertz
(MHz), gigahertz (GHz)
e terahertz (THz)
• Comprimento de Onda

4. Difração
É a redistribuição de onda além dos limites numa região na qual a condutibilidade
e constante dielétrica mudam.
Polarização
A eficiência da propagação e recepção das ondas radioelétricas é
afetada pelo seu modo de polarização

5. Dispersão ou difusão Dispersão
Dispersão é a reflexão de ondas radioelétricas por massas irregulares existentes em zonas de camadas
ionosféricas e troposféricas, ou ainda em superfícies irregulares da terra ou do mar.
Refração
Contudo, se estiverem deslocando-se em meio de diferentes densidades, o que é normal acontecer, essas ondas,
ao atravessarem essas camadas, alterarão seu percurso para direções oblíquas, refratando-se tal como a luz ao
atingir uma superfície prismática.
Absorção
Uma onda eletromagnética é absorvida ao atingir um meio de propagação ou
um corpo sólido com características muito diferentes do primitivo, que a
superfície não seja condutora, ou seja, a energia da onda eletromagnética é
transformada em calor.
Reflexão

6. Propagação da onda rádio
A propagação da onda rádio se dá, normalmente, por meio da reflexão que ocorre nas camadas da atmosfera
ou na própria superfície da Terra. Portanto, podemos afirmar que uma boa propagação só ocorrerá quando
houver condições favoráveis de reflexão
Camadas da Ionosfera
A ionosfera fica situada aproximadamente entre 60 e 1000 km da superfície terrestre, na qual a matéria se
encontra em estado de ionização.
. Durante o dia, a ionosfera está sujeita a um bombardeamento contínuo dos raios ultravioleta do Sol

7. Camada D É a mais baixa, situando-se entre 60 e 90 km da superfície da Terra. É de grande
importância na propagação de ondas longas, refletindo-as, entretanto, para
ondas de pequeno comprimento, comportando-se de forma transparente.
Somente existe durante o período diurno.
Camada E Situa-se entre 100 e 150 km da Terra. Durante a noite, é importante para a
reflexão de ondas médias, enquanto que durante o dia não tem muita
importância.
Camada F1 Aparece com maior significado no período diurno na parte superior da
ionosfera, entre 180 e 200 km da Terra.
Camada F2 Situa-se entre 250 e 400 km. Sua largura é maior durante o dia; porém, devido à
baixa densidade da atmosfera e à largura da camada, os elétrons livres persistem
muitas horas após o pôr-do-sol.
Camadas e Características

9. Padrão de Radiação
Ondas Diretas
São aquelas que se propagam (em linha reta) diretamente do transmissor para o receptor.
Ondas Terrestres
São aquelas que não necessitam da reflexão para alcançar o receptor, propagam-se
acompanhando, de forma aproximada, a superfície da Terra (tendem a seguir a curvatura da
Terra, tornando possível a transmissão a longas distâncias). Assim a condutividade do terreno
é um fator determinante na atenuação do sinal.
Ondas Celestes
São ondas que dependem da reflexão, nas camadas da ionosfera, para alcançar o receptor na
superfície da Terra.

10. Frquência critica(fc):frequência a partir da qual uma determinada camada deixa de
refletir uma onda eletromagnetica em incidência normal.

11. Ângulo critica
Ângulo critica: para uma dada frequencia,é o maximo Angulo de transmissão para o qual a
onda atingir a ionosfera e ainda ser refletida de volta á terra.
• Para Ângulo de transmissão maior do que o Angulo critica, a onde não será refletida.
• Para Ângulo menos do que um Ângulo minimo, a onda sera refletida, mas não retornará á
terra.

12. Faixas de Frequência
VLF (Very Low Frequency – Frequência Muito Baixa)
Esta faixa inclui todas as frequências rádios menores que 30 kHz, sendo usada em comunicações a média e longa
distância e radiodifusão.
Em VLF, a onda rádio segue a curvatura da superfície da Terra e é conhecida como onda terrestre. O alcance do
sinal de uma onda terrestre é em função da variação de perdas de energia no solo, que são dependentes do grau de
condutividade. Os sinais de VLF são bem refletidos na camada D da ionosfera e, como a altura da camada D é da
mesma ordem de grandeza dos comprimentos de onda em VLF, o efeito é que se forma um guia de ondas para os
sinais de VLF entre o solo e a camada D.
• Nessas condições, a atenuação do sinal é muito pequena e as transmissões podem alcançar até 12000 milhas
náuticas

13. Cont.
LF (Low Frequency – Frequência Baixa)
Esta faixa vai de 30 a 300 kHz, sendo usada em comunicações a média e longa distância, sendo também aplicada em
radiofaróis (radiogoniometria) e radiodifusão.
Em LF predomina a propagação de onda terrestre, como em VLF, mas por serem frequências maiores, o alcance é
reduzido, particularmente sobre terra, devido ao efeito de atenuações maiores nos solos de baixa condutividade,
quando o comprimento de onda é reduzido. O efeito de guias de ondas entre o solo e a camada D também se aplica
em LF e, na realidade, as condições são mais estáveis que em VLF.
• Alcances de mil ou duas mil milhas náuticas são possíveis em LF, mas novamente são necessárias grandes
antenas e transmissores com alta potência de saída.

14. Cont.
MF (Medium Frequency – Frequência Média)
Faixa que vai de 300 kHz a 4 MHz, sendo usada em comunicações a média distância, por radiofaróis
(radiogoniometria), radiodifusão, radiotelefonia e NAVTEX.
As comunicações em MF também dependem da propagação das ondas terrestres, mas com grande
redução no alcance em função do aumento do efeito de atenuação na superfície terrestre.
Entretanto a propagação em ondas celestes começa a tornar-se significativa, sobretudo à noite,
aumentando significativamente o alcance.
Uma estação costeira em MF pode conseguir boas comunicações por voz, em distâncias de até 300
milhas náuticas. Estações de navio, com transmissores menos potentes e arranjos de antenas menos
elaborados, podem esperar alcances de comunicações de até 150 milhas náuticas em radiotelefonia
e de 300 milhas náuticas em DSC (Chamada seletiva digital)/Telex.

15. Cont.
HF (High Frequency – Frequência Alta)
Faixa de 4 MHz a 30 MHz, sendo usada, principalmente, em comunicações a média e longa
distância, radiotelefonia e radiotelex.
A considerável variação de radiocomunicações em HF é consequência da propagação do sinal ser
predominantemente por ondas celestes, tanto à noite como durante o dia. O sinal por onda
terrestre ainda está presente, mas atenua rapidamente para um valor desprezível para as
comunicações comerciais. A camada D da ionosfera tem pouco efeito nas frequências acima de 4
MHz e a propagação a longa distância é realizada pela reflexão nas camadas E e F. Em termos
gerais, quanto mais alta a frequência de HF utilizada, maior o alcance.A propagação a longa
distância também é possível como resultado de múltiplas reflexões entre o solo e a ionosfera ou
ainda entre as próprias camadas da ionosfera. A melhor política para obtenção de comunicações
em HF confiáveis é usar a mais alta frequência consistente com a distância do circuito rádio,
utilizando-se de uma simples reflexão aplicando-se os conceitos de MUF e FOT vistos
anteriormente.

16. Cont.
VHF (Very High Frequency – Frequência Muito Alta)
Faixa de 30 MHz a 300 MHz, sendo usada em comunicações a curta distância, televisão e AIS SART.
Acima de 50 MHz, o mecanismo de propagação predominante é o de onda direta. Para comunicações
por satélite, uma visão desobstruída do satélite é necessária, e a antena da estação terrena de navio
deve ser instalada de maneira a obter a melhor visibilidade possível. Para comunicações terrestres, o
alcance depende das alturas das antenas transmissoras e receptoras. O horizonte rádio em VHF é
maior que o horizonte óptico na razão de 4/3.

17. Cont.
UHF (Ultra High Frequency – Frequência Ultra Alta)
Faixa de 300 MHz a 3.000 MHz, sendo usada em comunicações a curta distância, comunicações via
satélite, televisão, EPIRB e radar.
SHF (Super High Frequency – Frequência Super Alta)
Faixa de 3000 MHz a 30.000 MHz, sendo usada em comunicações via satélite, radar e SART.
Nota: Nas faixas UHF e SHF, a propagação é feita através de ondas troposféricas e reflexões diversas
(televisão, comunicações via satélite, auxílios à navegação radar e SART).
EHF (Extremely High Frequency – Extremamente Alta Frequência)
Faixa de 30.000 MHz a 300.000 MHz, sendo usada em comunicações via satélite e radar.

18. Frequência máxima utilizável (MUF)
Procura-se, por razões de atenuação, que a frequência utilizada em uma transmissão a cada
momento seja a mais elevada possível, pois a absorção nas camadas ionosféricas decresce quando
a frequência aumenta. Não se pode, porém, subir a frequência acima de determinados valores, sob
pena de as ondas atravessarem as camadas, não se refletindo para a Terra.
A máxima frequência que é refletida na ionosfera de algum modo particular é conhecida como
“frequência máxima utilizável” (MUF). A MUF depende da hora do dia, da estação do ano, da
latitude e do ciclo de manchas solares. A MUF varia de acordo com qual camada é responsável
pela reflexão de volta à Terra. Para cada camada, a mais alta MUF é obtida quando o caminho da
onda deixa a Terra tangencialmente. Assim, ela aproxima-se da camada de modo tão oblíquo
quanto possível.

19. Para um Ângulo fixo (e frequencia variavel):
Para 𝑓 ≤ 𝑀𝑈𝐹: 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑖𝑜𝑟 𝑎 𝑓𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 , 𝑚𝑎𝑖𝑠 𝑎 𝑜𝑛𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑒𝑡𝑟𝑎 𝑛𝑎 𝑖𝑜𝑛𝑜𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎
𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑓 = 𝑀𝑈𝐹: 𝑜 𝑎𝑙𝑐𝑎𝑛𝑐𝑒 é 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜.
𝑝𝑎𝑎𝑟𝑎 𝑓 > 𝑀𝑈𝐹: 𝑎 𝑜𝑛𝑑𝑎 não é refletida de volta para a terra

20. Para uma frequência fixa(ângulos e alcance variáveis)
• Para o menr ângulo de transmissão,tem-se a maior distância de salto
• Se o ângulo de transmissão for igual ao ângulo critico,tem-se a menor distância de salto(menor alcance).
• Para diminuir a distância de salto, é necessario baixar a frequencia

21. Frequência ótima de trabalho (FOT)
A absorção atmosférica é muito menor à noite do que durante o dia. Entretanto, a atenuação das menores
frequências de HF pouco difere das maiores durante o dia. Já que a MUF, à noite, sob determinadas
condições, geralmente será menor que a metade da diurna, isso significa que, para comunicações a longa
distância durante a noite, é possível a utilização de frequências consideravelmente menores. A MUF, para
determinada comunicação, é maior durante os meses de verão que durante os de inverno. Nas tempestades
ionosféricas, a MUF pode tornar-se mais baixa para transmissões, em algumas direções, e maior para outras.
No planejamento da “frequência ótima de trabalho ou tráfego” (FOT) para determinado dia, estação do ano,
distância e direção, é necessário tomar todas essas variações em consideração.
Na prática, a primeira escolha para manter boas comunicações em determinado circuito deve ser na ordem de
0.85 da MUF.
FOT = 0.85 MUF

22. Sob condições normais, a “janela” de frequências disponíveis varia, preliminarmente, como se segue:
A MUF durante o dia é maior que durante a noite;
As MUF durante o inverno são menores e variam mais que as do verão;
As radiocomunicações a distâncias menores que 1000 km (600 milhas náuticas) normalmente usam frequências
abaixo de 15 MHz; e
As radiocomunicações a distâncias maiores que 1000 km (600 milhas náuticas) normalmente usam frequências
acima de 15 MHz.
Retirada a MUF, calcula-se a FOT e, depois, usa-se a frequência mais próxima do resultado (FOT), seja para mais
ou para menos. A frequência a ser selecionada não pode ser maior que a MUF.

23. Características das ondas de rádio
As ondas de rádio têm natureza eletromagnética, portanto, apresentam características comuns
aos demais tipos de ondas do espectro eletromagnético. Vamos conferir algumas dessas
características:
• Ondas de rádio são capazes de se propagar no vácuo com a velocidade da luz (3.108 m/s);
• Ondas de rádio propagam-se tridimensionalmente;
• Ondas de rádio são transversais;
• Ondas de rádio são radiações não ionizantes.

24. Aplicações das Ondas de Rádio
As ondas de rádio são muito usadas telecomunicações, por transmissores e receptores de
rádio, que fazem uso de antenas tanto para emiti-las quando para captá-las. As ondas de rádio
têm comprimentos de ondas que variam entre 1 mm e 10.000 km, portanto, seus usos são
bastante variados. As ondas de rádio são usadas em algumas tecnologias, como:
• Rádio
• Televisão
• Celulares
• Radares
• Satélites
• Wi-Fi

25. Bandas de radiofrequência usadas em diferentes
países
As bandas de rádio utilizadas para ambientes industriais pertencem à família chamada ISM, bandas de rádio
indústrias (partes do espectro de rádio) reservadas internacionalmente para o uso de energia de
radiofrequência (RF) para fins industriais, científicos e médicos que não sejam as telecomunicações e que
são livres de licenças.
Dispositivos de baixa potência como Bluetooth, acesso típico de garagem e redes wiFi podem usar
frequências ISM, embora não sejam considerados ISM, por isso podem não ser ideais em ambientes
industriais.
Interferências
Para evitar interferências, devem ser tomadas medidas como limitar determinadas faixas de frequência por
região geográfica (ver imagem), ter uma ampla gama de canais disponíveis ou incorporar a tecnologia DSSS
ou FHSS

26. DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)
O DSSS é uma técnica de codificação para “modular” digitalmente um pacote de informações, aumentando
assim a largura de banda de transmissão e reduzindo o nível de energia na frequência específica (que
também economiza bateria por emitir através de pulso). O sinal resultante tem um espectro muito
semelhante ao ruído, para todos os receptores parecerá ruído, menos para aquele que o sinal vai
direcionado, sendo realmente robusto contra interferências até mesmo para emissões no mesmo canal.
FHSS (Frequency-hopping spread spectrum)
É um método de transmissão de sinais de rádio através da propagação de um sinal sobre frequências que
mudam rapidamente, usando uma sequência pseudo-aleatória conhecida pelo transmissor e receptor.
A figura a seguir indica visualmente as frequências utilizadas em diferentes continentes, além do padrão
global (2.4GHz).

28. Bandas de frequência mais usadas
433Mhz é amplamente difundido na grande maioria dos países na Europa, Oceania e América Latina e
Asia, mas tem algumas restrições locais, como EUA, Japão, Coreia, etc.
Dentro da faixa de frequência de 433Mhz, um canal específico é de 433.200Mhz, os seguintes são atribuídos com
saltos de +25khz até um total de 69 canais, por exemplo, o próximo seria de 433.225Mhz e assim por diante.
Na banda de 915 Mhz, quase exclusiva para o mercado norte-americano para equipamentos de controle remoto
industrias, é altamente recomendável usar a tecnologia FHSS (Frequency-hopping spread spectrum), que é um
método de transmissão de sinais de rádio através da propagação de um sinal sobre frequências que mudam
rapidamente, usando uma sequência pseudo-aleatória conhecida pelo transmissor e receptor.
Na banda de 2.4Ghz, a onda é muito mais curta (e, portanto, mais frequente na mesma faixa de tempo), mais
adequada em ambientes internos. Podemos encontrar produtos que incorporem a tecnologia DSSS (Direct Sequence
Spread Spectrum), que ajuda a evitar conflitos com outros dispositivos.

29. Kanimambo