Ondas de rádio

Definição

O elemento básico das comunicações de rádio é uma onda de rádio.

Como ondas em uma lagoa, uma onda de rádio é uma série de picos e vales repetidos. Todo o padrão de uma onda, antes que ela se repita, é chamado de ciclo.

O comprimento de onda é a distância que uma onda leva para completar um ciclo.

O número de ciclos, ou vezes que uma onda se repete em um segundo, é chamado de frequência. A frequência é medida na unidade hertz (Hz), referente a um número de ciclos por segundo.

Mil hertz é referido como kilohertz (KHz), 1 milhão de hertz como megahertz (MHz) e 1 bilhão de hertz como gigahertz (GHz).

O alcance do espectro de rádio é considerado entre 3 kilohertz e 300 gigahertz.

Uma onda de rádio é gerada por um transmissor e, em seguida, detectada por um receptor. Uma antena permite que um transmissor de rádio envie energia ao espaço e um receptor capte energia do espaço.

Os transmissores e receptores geralmente são projetados para operar em uma faixa limitada de frequências.

O que são

As ondas de rádio são uma forma invisível de radiação eletromagnética que varia em comprimento de onda de cerca de um milímetro a mais de 100.000 km, tornando-a uma das faixas mais amplas do espectro eletromagnético.

“Rádio” é um termo abrangente que descreve todas as formas de radiação eletromagnética com comprimento de onda maior que um milímetro e frequência abaixo de 300 GHz. É gerado pelo movimento da carga elétrica, que pode resultar de uma corrente elétrica ou do movimento aleatório de átomos e moléculas.

Essa forma de radiação eletromagnética é crucial para as comunicações humanas e é usada para televisão, rádio e telefones celulares, além de radar e astronomia.

Como as ondas de rádio são produzidas

Toda radiação eletromagnética pode ser considerada como ondas que ondulam através de um campo eletromagnético, como ondulações em uma lagoa.

Eles são produzidos quando uma partícula eletricamente carregada, geralmente um elétron, muda sua velocidade ou direção do movimento. Isso pode acontecer de várias maneiras, como aquecimento de átomos e moléculas, e mudanças nos níveis de energia dos elétrons; as ondas geradas pelos transmissores de rádio resultam do fluxo de corrente elétrica.

A frequência e o comprimento de onda dependem da quantidade de energia envolvida, com frequências mais altas e comprimentos de onda mais curtos indicando energias mais altas.

Se a mudança de energia for relativamente pequena, poderão ser produzidas ondas de rádio.

Usos

O uso mais conhecido das ondas de rádio é enviar imagens, áudio e texto na forma de sinais – o longo comprimento de onda do rádio permite contornar obstáculos e percorrer longas distâncias, ao contrário da luz visível e outras radiações de frequência mais alta.

Ondas de rádio com comprimento de onda inferior a 10 metros são absorvidas pela atmosfera.

Ondas mais longas oscilam entre a ionosfera e o solo, tornando o rádio ideal para transmitir no horizonte.

As frequências mais baixas são usadas para comunicação com submarinos, devido à sua baixa energia – para discrição – e alto poder de penetração.

Essas frequências mais baixas podem ser consideradas como tendo mais “graves”, o que significa que penetram ainda mais, especialmente em mídias espessas, como a água.

Para enviar informações por ondas de rádio, elas precisam ser codificadas de alguma forma.

Existem dois métodos principais, conhecidos como modulação de amplitude (AM) e modulação de frequência (FM).

Em AM, a informação é codificada variando a amplitude ou altura das ondas, enquanto o método FM envolve o uso de alterações na frequência para transportar dados.

Os padrões de diferentes amplitudes ou frequências são decodificados onde são recebidos para reproduzir a informação original, que pode ser imagens, sons ou texto. Dessa maneira, informações complexas podem ser transmitidas a longas distâncias de forma barata.

A radioastronomia é uma ferramenta vital para a compreensão do universo.

Devido à existência de nuvens de gás e poeira nas galáxias, há um limite para a quantidade de informações que podem ser obtidas usando luz visível ou frequências mais altas de radiação eletromagnética.

As ondas de rádio, no entanto, podem passar por esses obstáculos, e muito do que foi aprendido sobre o interior das galáxias veio da análise de fontes naturais de rádio.

Os astrônomos também foram capazes de detectar a radiação do próprio big bang, que, devido à expansão do universo, foi estendida de suas altas frequências iniciais para a faixa de microondas – conhecida como radiação cósmica de fundo.

Efeitos na saúde

Preocupações foram levantadas sobre os possíveis efeitos sobre a saúde da exposição a ondas de rádio, particularmente aquelas na faixa de microondas, usadas por telefones celulares e radares.

Quando a radiação de radiofrequência é absorvida pelo tecido, pode causar aquecimento.

Pensa-se que a exposição normal não cause problemas, mas estar próximo de um poderoso transmissor de radar pode ser potencialmente perigoso.

As lentes do olho são particularmente suscetíveis a danos por aquecimento, e a exposição excessiva à radiação de microondas pode levar a cataratas.

Também há preocupação com os efeitos a longo prazo do uso frequente de celulares, mas, a partir de 2013, os estudos clínicos foram inconclusivos.

História

As ondas de rádio foram previstas pela primeira vez em 1865 por James Clerk Maxwell, que apresentou as equações para o eletromagnetismo, mais tarde conhecidas como equações de Maxwell.

Enquanto trabalhava na relação entre eletromagnetismo e luz, ele percebeu que outras formas de radiação eletromagnética, com comprimentos de onda acima e abaixo da faixa visível, eram possíveis.

A existência da radiação de menor comprimento de onda foi demonstrada experimentalmente 22 anos depois, em 1887, quando Heinrich Hertz gerou ondas de rádio em seu laboratório.

Dentro de algumas décadas, eles foram amplamente utilizados para transmitir informações.

Guglielmo Marconi e Nikola Tesla são os primeiros pioneiros na área de rádio, mas Marconi patenteou o primeiro sistema de telegrafia sem fio em 1896.

O que é uma radiofrequência?

Radiofrequência refere-se a uma corrente elétrica alternada com certas propriedades que permitem que seja transmitida a partir de uma antena.

Se a corrente gerar um campo eletromagnético ou uma onda com uma frequência adequada para a transmissão de sinais de televisão ou rádio, será considerada uma frequência de rádio.

Essas frequências fazem parte do espectro eletromagnético e estão localizadas logo após o lado infravermelho da luz visível.

Qualquer frequência entre cerca de nove hertz – que significa nove ciclos por segundo – e 300 gigahertz – que significa 300 bilhões de ciclos por segundo – pode ser considerada uma onda de rádio, embora apenas as frequências próximas ao meio desse intervalo sejam usadas nas transmissões de rádio reais. O restante da faixa de frequências de rádio é usado principalmente por pessoal militar e científico.

A maioria de nós conhece o rádio AM e FM, mas os rádios são apenas alguns dos dispositivos sem fio que usam uma frequência de rádio para operar.

As transmissões de televisão recebidas pelo ar são uma forma de ondas de rádio, assim como as comunicações por satélite, os rádios dos cidadãos e os telefones sem fio e celulares.

De fato, toda tecnologia sem fio disponível utiliza sua própria frequência de rádio.

A maioria dos rádios e dispositivos sem fio serve a uma única finalidade, como receber rádio AM ou transmitir som e imagens a uma curta distância em uma única frequência de rádio, como é o caso de um monitor de bebê.

No entanto, também existem receptores de rádio que têm acesso a uma gama muito ampla de frequências, conhecidas como scanners.

Muitas pessoas usam scanners para sintonizar as frequências de rádio usadas pela polícia e bombeiros, ou controladores de tráfego aéreo.

Os scanners podem ser usados para sintonizar apenas uma estação ou definir para pesquisar as ondas de rádio na área em busca de atividade e parar quando uma transmissão é detectada.

Um dos usos menos conhecidos das radiofrequências é como uma ferramenta visual em astronomia. Os objetos no espaço exterior geralmente emitem grandes quantidades de energia além da luz visível, como raios-x e ondas de rádio.

De fato, parte da estática que ouvimos entre as estações quando giramos um mostrador de rádio, especialmente à noite em áreas desertas, é na verdade de ondas de rádio interestelares.

Embora essas ondas de rádio sejam muito fracas quando atingem a Terra, elas podem ser usadas pelos astrônomos para formar uma imagem mais completa do cosmos do que a vista apenas com os olhos, mesmo com o auxílio de um telescópio.

Como as ondas de rádio são bloqueadas?

As ondas de rádio são um tipo de radiação eletromagnética e o principal modo de comunicação global.

Além das transmissões de rádio, outras aplicações, como aparelhos de televisão, telefones celulares e carros controlados por rádio, também usam formas da tecnologia.

O desafio dessa forma de comunicação é o fato de que diferentes fenômenos naturais, como montanhas, juntamente com certos materiais como cobre e alumínio, podem bloquear as ondas.

Como uma forma simples de radiação eletromagnética, as ondas de rádio não são prejudiciais aos seres humanos e se deslocam de um local para outro com impacto limitado.

Os benefícios e as desvantagens de bloquear as ondas de rádio vêm na forma de eventos intencionais ou acidentais. Um exército pode optar por bloquear as ondas de rádio de um inimigo, por exemplo.

Outras situações resultam na interrupção natural de uma transmissão.

Para entender o que bloqueia as ondas de rádio, a teoria fundamental por trás da tecnologia deve ser ilustrada. Um sinal de rádio é enviado de um local através de um dispositivo conhecido como antena de transmissão, criando basicamente um campo eletromagnético projetado da unidade para o mundo mais amplo. Cada onda se move em todas as direções até atingir uma antena receptora, um dispositivo projetado para captar a onda.

A transmitância é a teoria que faz as ondas de rádio viajarem através dos materiais sem serem interrompidas. Um material é um transmissor bom ou ruim da radiação.

Um exemplo de bom material de transmissão é a atmosfera mais baixa da Terra, que permite que a radiação viaje por longas distâncias. O mesmo não pode ser dito para a camada superior da atmosfera, que é conhecida como ionosfera. Isso contém radiação ionizada do sol, que reflete as ondas de rádio de volta para a atmosfera mais baixa.

O coeficiente de atenuação é o nível pelo qual um material irá bloquear ou interferir nas ondas de rádio. Esse coeficiente depende muito da espessura e composição do material. Papelão, papel, muitos plásticos, água e vidro são substâncias com coeficientes de atenuação muito baixos. Madeira, tijolo e cimento têm um efeito limitado nas ondas de rádio. Compostos metálicos, concreto reforçado com aço e a Terra refletem sinais, no entanto, impedindo a passagem de ondas de rádio.

Uma consideração importante que determina se as ondas de rádio estão bloqueadas envolve o conceito de difração. Isso depende do comprimento de onda da radiação e do tamanho do obstáculo que ela está tentando penetrar.

As frequências baixas facilitam a passagem de objetos grandes, como colinas, enquanto as frequências mais altas funcionam melhor com pequenos obstáculos, como os telhados.

Isso pode ser muito útil para bloquear ondas de rádio usando o método de difração na ponta da faca. Se uma onda não tiver uma linha de visão sobre um objeto, poderá ser criada uma borda afiada que fará com que a onda seja bloqueada e redirecionada para onde a transmissão deve ir.

O físico James Clerk Maxwell, que apresentou a teoria do eletromagnetismo, previu ondas de rádio

Fonte: www.nasa.gov/scied.ucar.edu/www.wisegeek.org/www.univie.ac.at/www.qrg.northwestern.edu/www.bbc.co.uk