As ondas de rádio são ondas eletromagnéticas que se propagam de forma similar às ondas formadas na superfície da água quando uma gota cai sobre ela, mas, diferentemente das ondas mecânicas, estas ocorrem no vácuo.
Ondas de rádio são usadas para comunicação entre dois pontos não conectados fisicamente. Quando as ondas são captadas, uma pequena força eletromotriz é induzida no circuito da antena receptora devido à variação do campo magnético. A força eletromotriz é, então, amplificada e as informações originais, contidas nas ondas de rádio, são recuperadas e apresentadas de uma maneira que possa ser entendida, como na forma de som, em um alto-falante, de imagem, em uma tela de TV, ou de página impressa, no caso dos antigos teletipos.
Histórico
Foi o físico Heinrich Hertz que produziu as primeiras ondas de rádio em 1887, mas seu uso em comunicações a longa distância só foi proposto pelo engenheiro elétrico italiano Guglielmo Marconi, que, entre 1894 e 1896, inventou e patenteou o telégrafo sem fio.
Marconi transmitiu a primeira mensagem telegráfica através do Canal da Mancha em 1899 e, em dezembro de 1901, o telégrafo sem fio foi usado para uma transmissão experimental através do Atlântico: a letra s foi transmitida por código Morse da Inglaterra para o Canadá.
Transmissões de ondas de rádio
As ondas de rádio são usadas não apenas em transmissões radiofônicas ou em telegrafia sem fio, mas também em transmissões telefônicas, televisão, radar etc.
Aquelas com frequência entre 10 kHz e 10 Mhz são bem refletidas nas camadas superiores da atmosfera terrestre (ionosfera), podendo, assim, ser captadas a distâncias consideráveis da estação transmissora. Mas aquelas com frequências acima de 100 MHz são absorvidas pela ionosfera e, devido à curvatura da Terra, para que sejam captadas a grandes distâncias da estação transmissora requerem o uso de estações repetidoras ou de satélites.
Em uma transmissão radiofônica, as ondas sonoras produzidas por vozes, instrumentos musicais ou qualquer outro aparelho são captadas por microfones. A vibração mecânica do diafragma do microfone gera uma corrente elétrica que varia de acordo com a frequência e a amplitude da onda sonora. Essa corrente, depois de devidamente processada, origina uma onda eletromagnética correspondente, que é transmitida pela antena da estação radiofônica.
A recepção das ondas de rádio é feita pela antena existente no rádio do ouvinte. A onda de rádio captada pela antena receptora é reconvertida em uma corrente elétrica variável e esta provoca a vibração do diafragma do alto-falante existente no rádio, a qual, por sua vez, gera a correspondente onda sonora, originalmente produzida na estação radiofônica.
A transmissão de TV por meio de ondas eletromagnéticas é feita de modo semelhante ao da radiofônica. No estúdio de televisão, câmeras e microfones convertem imagens e sons em correntes elétricas variáveis que, depois de processadas, originam as ondas eletromagnéticas, as quais, carregando informações de som e vídeo, são transmitidas pela antena da emissora.
Na casa do telespectador, a antena receptora da TV capta as ondas eletromagnéticas, e a corrente elétrica variável originada por essas ondas determina não só a vibração do diafragma do alto-falante do aparelho — produzindo som —, mas também a tensão elétrica a ser fornecida ao filamento do tubo de imagens do televisor — um feixe de elétrons emitido pelo filamento varre a tela, gerando as correspondentes imagens.
Modulação de ondas
As ondas de baixa frequência são atenuadas no ar e, dessa forma, percorrem distâncias muito pequenas, o que não as toma aptas a transmitir informações a grandes distâncias. As ondas que transmitem mensagens de áudio (som) e de imagem, por exemplo, têm frequências muito baixas.
Já as ondas com frequências mais altas são capazes de percorrer grandes distâncias. Para que a informação possa ser transmitida a grandes distâncias, combinamos um sinal de baixa frequência com outro de alta frequência.
Um sinal de baixa frequência cujas variações contêm a informação que se deseja transmitir é chamado de onda moduladora. Um sinal de frequência mais alta que atua como “suporte” na transmissão recebe o nome de onda portadora. O processo que combina uma onda com outra para transmitir a informação é chamado de modulação, e o conjunto desses dois sinais combinados constitui uma onda modulada. Na modulação, a onda portadora é modificada em função das variações da onda moduladora.
A modulação pode ser aplicada na amplitude ou na frequência, de acordo com a característica da onda que é modificada. Daí os nomes frequência modulada (FM) e amplitude modulada (AM).
Modulação na amplitude
A modulação na amplitude das ondas de rádio é conhecida pela sigla AM. Nesse tipo de modulação, a amplitude da onda portadora varia em função das variações da onda moduladora.
Quando se fala no microfone de um transmissor AM, o microfone converte a voz em tensão (diferença de potencial) variada, a qual é, em seguida, amplificada e usada para variar a potência da saída do transmissor.
A amplitude modulada adiciona potência à amplitude portadora.
Modulação na frequência
A modulação na frequência das ondas de rádio é conhecida como FM. Nesse caso, o parâmetro da onda modificado em função das variações da onda moduladora é a frequência.
A amplitude da onda modulada FM se mantém constante enquanto a frequência é modificada. Nesse caso, a informação está contida na frequência da onda FM.
A modulação FM é menos sensível a ruídos e interferências e, portanto, a qualidade da transmissão é melhor. O alcance dessa informação, porém, é relativamente curto (inferior a 40 km). Já a modulação AM tem maior alcance, mas a qualidade não é tão boa, pois é mais sensível a interferências.
As emissoras de música utilizam preferencialmente sinais modulados FM, enquanto a modulação AM é utilizada por muitas emissoras, em especial aquelas de âmbito nacional. Algumas emissoras realizam transmissões tanto em AM quanto em FM a fim de aproveitar as vantagens desses dois tipos de modulação.
O espectro radioelétrico
As ondas de rádio podem ser classificadas em função do valor de sua frequência, e o conjunto de todas elas recebe o nome de espectro radioelétrico.
O espectro radioelétrico é dividido em faixas de frequência. Na tabela a seguir, são apresentadas as categorias que abrangem as distintas faixas de frequência usadas nos sistemas de informação:
ELF – Ondas extremamente longas (mais de 100 km ou até 3 kHz): ondas emitidas por linhas de transmissão e utilidades domésticas.
VLF – Ondas muito longas (10 km a 100 km, ou 3 kHz a 30 kHz): serviços de rádio navegação e marítimos, estações de sinal horário e frequências padrão e emissões radioelétricas associadas a fenômenos terrestres (tormentas, terremotos, auroras boreais, eclipses, etc.)
OL (LF) – Ondas Longas (1 km a 10 km, ou 30kHz a 300 kHz): serviços marítimos, rádio-navegação, radiofarol, comunicações internas em partidas de rúgbi na Grã-Bretanha e, dos 148,5 aos 255 kHz, banda de radiodifusão (estações BCB) de Onda Longa, com alcance da ordem de 500 km, mais usadas na Europa.
OM (MF) – Ondas Médias (100 m a 1 km, ou 300 kHz a 3 MHz): estações de rádio AM (alcance de até 75 km), radiofarol, chamadas de emergência, telegrafia marítima, rádio-localização, chamadas seletivas, estações governamentais, incluindo as frequências de 500 kHz (chamada marítima de socorro telegráfico), os 518 kHz (serviço NAVTEX), 2182 kHz (chamada marítima de socorro em fonia) e as estações horárias em 2500 kHz.
OC (HF) – Ondas Curtas (10 m a 100 m, ou 3 MHz a 30 MHz): radioamadores, faixa do cidadão, banda tropical, radiodifusão internacional em ondas curtas (alcance de 1.000 km a 20.000 km), emissões naturais de rádio de Júpiter.
MAF (VHF) – Frequências Muito Altas (1 m a 10 m, ou 30 MHz a 300 MHz): TV aberta, rádio FM, operações espaciais, serviços fixos terrestres, walkie-talkies, microfones sem fio, telefones sem fio e radioastronomia (emissões galácticas naturais).
UHF – Frequências Ultra Altas (10 cm a 1 m, ou 300 MHz a 3 GHz): TV em UHF, comunicações de estações fixas e operadores móveis, radioastronomia (inclusive tempestades solares e busca de vida extraterrestre), aeronavegação, equipamentos de radar de longo alcance, sinais horários por satélites, satélites de observação direta, ajudas meteorológicas, walkie-talkie, GPS e telefonia celular móvel.
SHF – Frequências Super Altas (1 cm a 10 cm, ou 3 GHz a 30 GHz): rede terrestre de microondas, comunicação via satélite, radar de defesa e comercial (longo alcance, baixa resolução), radioastronomia.
EHF – Frequências Extremamente Altas (1 mm a 1 cm, ou 30 GHz a 300 GHZ): comunicações militares, satélites, radar veicular (curto alcance, alta resolução), radioastronomia.
Autoria: Messias Rocha de Lira.
