Sis ema de Comunicações de Eme gência Via Ionos e a pa a
Ligação ANPC-Ped ógão G ande
Ra ael Dias G ou
Disse ação pa a Ob enção do G au de Mes e em
Engenha ia Ele o écnica e de Compu ado es
O ien ado : P o . Dou o An ónio Luís Campos da Sil a Topa
Jú i
P esiden e: P o . Dou o José Edua do Cha e s Ribei o da Cunha Sanguino
O ien ado : P o . Dou o An ónio Luís Campos da Sil a Topa
Vogal: P o . Dou o Paulo Sé gio de B i o And é
Junho de 2018
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Decla ação
Decla o que o p esen e documen o é um abalho o iginal da minha au o ia e que cump e
odos os equisi os do Código de Condu a e Boas P á icas da Uni e sidade de Lisboa.
Decla a ion
I decla e ha his documen is an o iginal wo k o my own au ho ship and ha i ul ills
all he equi emen s o he Code o Conduc and Good P ac ices o he Uni e sidade de
Lisboa.
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Ag adecimen os
Es á a e mina mais uma e apa da minha ida académica, e é com g ande o gulho
e sa is ação que ag adeço a odos aqueles que con ibuí am, de uma o ma ou de ou a,
pa a que es a ase osse concluída com sucesso.
An es de mais, gos a ia de ag adece à Academia da Fo ça Aé ea, ins i uição que
ez de mim a pessoa e o mili a que sou hoje, que oi a minha casa du an e boa pa e da
minha ida, e onde i e a opo unidade de ecebe uma educação e um ensino de
excelência.
Gos a ia ambém de ag adece ao Ins i u o Supe io Técnico pela sua con ibuição
no meu pe cu so académico, e em especial ao P o esso Dou o An ónio Topa, pelo
acompanhamen o incansá el e pela disponibilidade que e e, bem como pela p eciosa
ajuda que me deu nes a e apa inal do meu pe cu so académico.
Que ia deixa ambém um ag adecimen o especial à minha amília, que semp e
me apoiou, nos bons e nos maus momen os, e dedica es e abalho aos meus pais, João
Ca los Pin o G ou e Idalina Ma ia Pe ei a Dias, e à minha i mã, Inês Dias G ou, dos quais
espe o se um mo i o de o gulho, bem como aos meus amigos, que es i e am e es a ão
semp e lá pa a mim quando eu p eciso, qualque que seja o momen o.
Finalmen e, gos a ia de ag adece à minha namo ada, Ri a Fé ei a, pelo apoio e
comp eensão demons ados nes a ase inal do meu pe cu so académico.
A odos, do undo do co ação, o meu mais since o Ob igado.
O abalho ealizado nes a disse ação e e como ins i uição de acolhimen o o IT
– Ins i u o de Telecomunicações.

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Resumo
Es e abalho e e como inspi ação a agédia que assolou o país em 2017, em que,
esul ado de alhas no sis ema de comunicações exis en e pa a si uações de eme gência,
milha es de pessoas acaba am po se í imas de um incêndio de p opo ções gigan escas.
Como al, su giu a ideia de c ia um sis ema de comunicações al e na i o, pa a que
possa se acau elada a comunicação en e en idades esponsá eis em Po ugal, caso o
sis ema em igo ol e a alha .
Es a disse ação em como obje i o o es udo de um sis ema de comunicações que
pe mi a que seja ei a uma comunicação iá el e de qualidade en e á ios pon os do país,
que em si uações de ca ás o e na u al, que em possí eis cená ios de con li o. En ão,
e i ica -se-á se é possí el aze uma ligação en e a sede da ANPC, na Amado a, e a
sede dos BV de Ped ógão G ande, a a és de uma comunicação NVIS.
Nes e es udo usou-se um dipolo de meia-onda pa a aze a ansmissão do sinal, e
uma an ena AS-2259/GR pa a aze a eceção do sinal. Fo am calculados os dados
e e en es à ligação p e endida e, após os cálculos do ângulo de ele ação e da a enuação
e e en e à ligação em es udo, chegou-se à conclusão que, pa a uma po ência de
alimen ação de 20 W, se á possí el aze a ligação en e a ANPC e Ped ógão G ande com
g ande iabilidade, uma ez que a sensibilidade calculada na eceção acaba po se
ela i amen e supe io à sensibilidade necessá ia pa a que seja ei a uma comunicação
com qualidade.
Pala as-cha e: NVIS, Comunicações de Eme gência, Ionos e a, P o eção Ci il,
A enuação, Radiop opagação
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Abs ac
This wo k was inspi ed by he agedy ha de as a ed he coun y in 2017, when,
as a esul o ailu es in he exis ing communica ions sys em o eme gency si ua ions,
housands o people ended up being ic ims o a i e o gigan ic p opo ions.
As such, he idea a ose o c ea ing an al e na i e communica ions sys em, so ha
communica ion be ween esponsible en i ies in Po ugal could be sa egua ded i he
cu en sys em ails again.
This disse a ion aims a he s udy o a communica ions sys em ha allows a
iable and quali y communica ion be ween a ious pa s o he coun y, bo h in na u al
disas e s and in possible con lic scena ios. I will hen be e i ied whe he i is possible
o make a connec ion be ween he ANPC headqua e s in Amado a and he BV
headqua e s in Ped ógão G ande h ough a NVIS communica ion.
In his s udy we used a hal -wa e dipole o ansmi he signal, and an AS-2259 /
GR an enna o ecei e he signal. The da a conce ning he desi ed connec ion we e
calcula ed and, a e calcula ions o he ele a ion angle and a enua ion o he connec ion
unde s udy, i was concluded ha , o a powe supply o 20 W, i will be possible o
connec he ANPC and Ped ógão G ande wi h g ea iabili y, since he sensi i i y
calcula ed in he ecep ion u ns ou o be ela i ely supe io o he sensi i i y necessa y
o communica ion o be made wi h quali y.
Keywo ds: NVIS, Eme gency Communica ions, Ionosphe e, Ci il P o ec ion,
A enua ion, Radiop opaga ion
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Lis a de ab e ia u as
AFA Academia da Fo ça Aé ea
ANPC Au o idade Nacional de P o eção Ci il
BV Bombei os Volun á ios
FAP Fo ça Aé ea Po uguesa
HF High F equency
IST Ins i u o Supe io Técnico
MUF Maximum Usable F equency
NVIS Nea Ve ical Incidence Skywa e
PCA Pola Cap Abso p ion
SIRESP Sis ema In eg ado de Redes de Eme gência e Segu ança de Po ugal
SNR Signal- o-noise- a io
SWF Sho Wa e Fade-ou
UV Ul a Viole a
VLF Ve y Low F equency
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Cap. 1 – In odução
1.1. Mo i ação
Com o c escendo de si uações de ca ás o e, sejam es as de o igem na u al ou
causadas pelo Homem, c esce ambém a necessidade de se ei a uma comunicação e icaz
nes as mesmas si uações. É necessá io que seja ei a uma comunicação iá el, sem
in e upções, que em casos de con li os, ais como em cená ios de gue a, que ambém
em ca ás o es na u ais, pa a que o núme o de casualidades seja o mais baixo possí el, ou
de p e e ência nulo. Em elação às ca ás o es na u ais, no caso do nosso país, o es udo
des e ema pode á se aplicá el mais conc e amen e aos casos dos incêndios lo es ais,
que an as ezes assolam Po ugal, e ambém às cheias, que i imizam milha es de
pessoas odos os anos, seja a a és de danos mo ais, ísicos ou cola e ais, mas ambém a
um hipo é ico cená io de con li o que possa i a oma con a do país.
Es e abalho oi inspi ado na agédia que assolou o país em Ou ub o de 2017,
mais especi icamen e a egião cen o, em que, esul ado de alhas no sis ema de
comunicações exis en e pa a si uações de eme gência, o SIRESP, milha es de pessoas
acaba am po se í imas de um incêndio de p opo ções nunca an es is as em Po ugal.
Como al, su giu a ideia de c ia um sis ema de comunicação al e na i o ao exis en e, pa a
se u ilizado em si uações de eme gência, pa a que possa se acau elada a comunicação
en e as en idades esponsá eis em Po ugal, caso o sis ema em igo ol e a alha ,
a a és de uma comunicação NVIS. A comunicação NVIS é bas an e u ilizada,
especialmen e em cená ios de gue a, uma ez que pe mi e a comunicação HF a cu as e
médias dis âncias, pe mi indo mesmo a ligação aquando da p esença de obs áculos, não
sendo necessá ios mui os meios ma e iais pa a que seja ei a a mon agem do sis ema
1.2. Obje i os
Es a ese de mes ado em como obje i o o es udo de um Sis ema de Comunicação
de Eme gência al e na i o, caso haja uma alha no SIRESP, que pe mi a que seja ei a
uma comunicação iá el en e á ios pon os do país, que em si uações de ca ás o e
na u al, que em possí eis cená ios de con li o.
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Vai se ei o um es udo da camada da a mos e a a a és da qual é possí el aze -
se a comunicação NVIS, a ionos e a, bem como das pa icula idades da sua es a i icação,
a in luência exe cida na densidade de ele ões po á ios a o es ex e nos à mesma, e ão
se ap esen ados alguns modelos eó icos.
Se á ambém es udada a a enuação em dois ipos de ligações ia ionos e a, com
di e en es ca a e ís icas, pa a se de e minada a gama de equências mais bené ica pa a
uma comunicação NVIS.
Pos e io men e, se ão es udados os di e en es ipos de an enas compa í eis com
uma comunicação NVIS, com ecu so ao so wa e MMANA-GAL, e se á escolhido o
ipo de an ena mais adequado à ligação que se p e ende aze , de aco do com as
ca a e ís icas necessá ias pa a al.
Po im, se á ei o o es udo pa a e i ica se é possí el aze uma ligação en e a
sede da ANPC, na Amado a, e a sede dos BV de Ped ógão G ande, po o ma a a e i a
possibilidade de se ei a uma ede de comunicações NVIS em Po ugal.
1.3. Es ado da A e
NVIS e a a o modo de p opagação ádio que usa an enas com um ângulo de
adiação mui o al o, ap oximando-se dos 90 g aus na e ical, combinado com a u ilização
de uma equência abaixo da equência c í ica, po o ma a es abelece comunicações
iá eis num aio de ap oximadamen e 320 quilóme os. Es e modo de p opagação é
u ilizado no malmen e pa a aze con ac os p óximos.
Há dois ipos de p opagação HF, conhecidas como g oundwa e e skywa e. A
p opagação g oundwa e oco e quando a es ação de eceção es á su icien emen e pe o
da es ação de ansmissão, e é capaz de ecebe a pe cen agem do sinal de ansmissão
que se p opaga jun o à supe ície e es e. O alcance da p opagação g oundwa e a ia
com o ipo de an ena p esen e na es ação de ansmissão, com as ca ac e ís icas do chão
en e a es ação de ansmissão e a es ação de eceção, en e ou os a o es. Es e alcance
pode e qualque alo en e alguns quilóme os e algumas dezenas de quilóme os. As
dis âncias que ão pa a além do alcance do sinal g oundwa e são cobe as pelas
skywa es. Es as são as ondas que adiam na di eção da a mos e a, num ângulo que as
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pe mi e se em e le idas pela a mos e a e eg essa em à supe ície da Te a, num pon o
um pouco mais à en e.
A ideia do NVIS é en ão, como oi e e ido an e io men e, adia um sinal a uma
equência que é mais baixa que a equência c í ica, a um ângulo quase e ical, e e
esse sinal e le ido pela ionos e a a um ângulo mui o al o de incidência, ol ando pa a
e a a uma dis ância ela i amen e p óxima de onde o sinal o a adiado. Uma ez que é
impossí el que uma an ena adie o seu sinal a um ângulo exa o, o que se ob ém é um
conjun o de ângulos, que a iam en e quase e icais a é pe ei amen e e icais. A pa e
do sinal que é adiada a ângulos e icais ou quase e icais, e le e de ol a pa a e a a
um aio que é de e minado pelo ângulo mais baixo a pa i do qual a an ena adia mais
sinal. Tendo em con a a camada D da ionos e a, a abso ção da mesma, en e ou os
a o es, de e mina-se uma equência mínima abaixo da qual o sinal não se á passí el de
se u ilizado, bem como uma dis ância em que pa a lá da mesma o sinal ambém não se
i á p opaga .
Pa a á eas que es ão den o do alcance de g oundwa e da es ação de ansmissão,
a p esença da mesma pode in e e i com a e lexão de skywa e. Con udo, ambém pode
se i como uma ajuda, dependendo se elas chegam em ase, o a de ase, ou um
des asamen o en e as duas, dependendo ambém das po ências ela i as dos sinais. Uma
ez que a al u a a que o sinal e le e na ionos e a a ia, o alinhamen o de ase pode de i a
en e es a em ase ou o a de ase, esul ando no ading do sinal. Po es a azão, é
necessá io que se minimize a adiação po g oundwa e aquando do uso de écnicas NVIS,
pa a que seja menos p o á el que se in e i a com a skywa e.
No que diz espei o à eceção de sinais, exis e uma an agem, pa a além das
an agens de ansmissão de sinais já e e idas, que é o ac o de, se a an ena a o ece
ângulos de ansmissão al os, ambém i á a o ece ângulos de eceção al os. Pa a além
disso, uma an ena o imizada pa a adia a ângulos al os usada pa a NVIS, ambém se á
o imizada pa a ecebe skywa es que chega ão p o enien es da ionos e a a um ângulo
al o. Além disso, uma an ena que não adia mui os sinais g oundwa e ambém não
ecebe á, mui o p o a elmen e, mui os sinais g oundwa e. Quando ambas as es ações
usam an enas que es ão o imizadas pa a NVIS, es e modo é a o ecido an o em
ansmissão como em eceção, o que aumen a a p obabilidade de ha e uma comunicação
mais iá el.

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Exis e ainda uma an agem ine en e ao uso de an enas do ipo NVIS que se aplica
unicamen e à eceção. A gama de equências (en e 2 e 10 MHz) que é an ajosa pa a
NVIS, é ambém a mesma gama de equências que se encon a mais susce í el a uído
a mos é ico, em que uma das maio es on es do mesmo são as empes ades dis an es.
Ob iamen e que as empes ades mais p óximas são pio es, como é na u al, mas nas
empes ades dis an es, o uído de odas as possí eis on es jun a-se. A não se que haja
uma empes ade p óxima, a maio pa e do uído se á o soma ó io do uído de on es
dis an es que se á odo p opagado pa a a an ena ece o a. Uma ez que as an enas
o imizadas pa a NVIS cap am a maio pa e dos sinais p opagados de á eas ela i amen e
p óximas, e não a o ece a eceção de sinais, alhas es á icas e ou as on es de uído ou
in e e ência de on es mais dis an es, não cap a á an o uído como uma an ena o imizada
pa a ope a em DX. Is o acaba po esul a en ão num melho SNR.
Habi ualmen e, são ealizadas medidas que o imizam as capacidades das es ações
NVIS e que baixam subs ancialmen e o ní el de uído das mesmas. Ou as ezes, o
abaixamen o do uído pode se maximizado à cus a de alguma o ça do sinal e esul a
num ci cui o de comunicação que em ní eis baixos de sinal, mas ní eis ainda mais baixos
de uído, pa a um SNR ainda melho que pode se alcançado ocando-se apenas na
maximização dos ní eis do sinal. En ão, é essencial se selecionada uma equência
abaixo da equência c í ica, mas não mui o abaixo da mesma, selecionando uma an ena
que adie skywa es a um ângulo al o e minimizando as g oundwa es e a eceção de uído,
pa a es abelece uma comunicação iá el num aio de 320 quilóme os, que acaba po se
um desa io pa a uma ope ação em gamas al as de equências.
Van agens do NVIS:
 Cob e a á ea que se encon a habi ualmen e na skip zone, ou seja, a á ea
que se encon a no malmen e mui o dis an e pa a que possa ecebe sinais
g oundwa e, mas que ainda não es á longe o su icien e pa a ecebe skywa es
e le idas pela ionos e a;
 Não eque qualque es u u a como epe ido es ou sa éli es, uma ez que
duas es ações que u ilizem écnicas NVIS conseguem es abelece comunicações
iá eis sem p ecisa em do auxílio de uma e cei a pa e;
 A p opagação NVIS pu a é p a icamen e li e de a enuação;
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 No malmen e, as an enas o imizadas pa a NVIS são baixas (dipolos
simples uncionam pe ei amen e). Uma boa an ena NVIS pode se ele ada
acilmen e, num cu o pe íodo de empo, po uma pequena equipa ou apenas po
uma única pessoa;
 Á eas baixas ou ales não se e elam um p oblema pa a a p opagação
NVIS;
 O pe cu so de ida e ol a da ionos e a é cu o e di e o, acabando po e
poucas pe das;
 As écnicas NVIS podem ainda eduzi o emen e o uído e a
in e e ência, o que le a a um aumen o do SNR;
 Uma ez que em um al o SNR e baixas pe das, o NVIS acaba po ope a
bem a baixa po ência.
Des an agens do NVIS:
 Pa a que sejam ob idos melho es esul ados, ambas as es ações
( ansmissão e eceção) de e ão es a o imizadas pa a ope a em NVIS. Se uma
an ena da es ação de p io idade à p opagação g oundwa e, dando a an ena da
es ação opos a p io idade a p opagação NVIS, pode le a a esul ados pob es.
Algumas es ações êm an enas que são ap as pa a o uso de NVIS, mas ou as
es ações não uncionam dessa o ma;
 Não unciona em odas as al as equências, po an o de e e -se o cuidado
de se escolhe a equência ap op iada, que se á uma gama em que o uído se á
um p oblema, o comp imen o das an enas é longo, e as la gu as de banda são
ela i amen e pequenas pa a ansmissão digi al;
 De ido a di e enças de p opagação en e dia e noi e, de e á se usado um
mínimo de duas equências di e en es pa a assegu a comunicações iá eis 24
ho as po dia.
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Cap. 2 – P opagação Via Ionos e a
2.1. A Ionos e a
A ionos e a é de inida como a camada da a mos e a que es á ionizada po adiação
cósmica e sola . Es á si uada en e os 50 e os 1000 km acima da c os a Te es e. Es a
camada da a mos e a inclui a e mos e a, bem como algumas pa es da mesos e a e da
exos e a. É uma camada em que, de ido à al a ene gia do Sol e dos aios cósmicos, os
á omos pe dem um ou mais ele ões, e icam ca egados posi i amen e, ou seja, icam
ionizados. Es es iões compo am-se como pa ículas li es.
Du an e a noi e, sem a in e e ência do Sol, os aios cósmicos ionizam a ionos e a,
embo a não ão o emen e como os aios UV. Es es aios cósmicos são p o enien es de
di e sas on es, es ando elas p esen es na nossa Galáxia ou no es o do Uni e so – ais
como supe no as, quasa es ou bu acos neg os. É de ido ao ac o de a ionos e a es a
mui o menos ca egada du an e a noi e que alguns enómenos que se passam nela são
mais áceis de obse a .
A ionos e a em uma g ande impo ância po que, en e ou as coisas, in luencia a
p opagação ádio pa a sí ios dis an es na Te a, e a p opagação en e sa éli es e a Te a.
Pa a ondas de equência mui o baixas, a ionos e a e a supe ície e es e p oduzem um
guia de ondas pelo qual os sinais ádio podem essal a e aça o seu caminho à ol a da
Te a, como ep esen ado na igu a 1.
Figu a 1 – Re lexão de ondas VLF na ionos e a (adap ado de [16])
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Figu a 6 – Va iação da equência máxima com o núme o de manchas sola es (adap ado de [11])
Is o acon ece po que exis e uma maio adiação a se emi ida pelo sol no seu pico
sola , p oduzindo mais ele ões na ionos e a, o que pe mi e o uso de al as equências.
Mas exis em ou as consequências des e ciclo sola . Du an e es e pico exis e uma maio
p obabilidade de oco e em cla ões sola es. Es e enómeno a a-se de eno mes explosões
do sol que emi em adiação que ioniza a camada D, causando um aumen o na abso ção
de ondas HF. Uma ez que es a camada apenas es á p esen e du an e o dia, apenas os
aje os que passem pela luz do dia são a e ados. A abso ção de ondas HF que iajam pela
ionos e a depois de um cla ão sola é chamada de ade-ou . Os ade-ou s oco em
ins an aneamen e e a e am maio i a iamen e as equências baixas. Se se suspei a que
enha oco ido um ade-ou , en ão é aconselhá el que se usem al as equências. A
du ação des e enómeno pode a ia en e 10 minu os e algumas ho as, es ando
dependen e da du ação e da in ensidade do cla ão sola .
2.3.4. Va iações sazonais
As a iações sazonais são o esul ado da anslação da Te a em o no do Sol. As
equências na camada E são maio es no e ão do que no in e no. Con udo, a a iação
das equências na camada F é mais complicada. Em ambos os hemis é ios, as equências
na camada F ge almen e êm o seu pico po ol a dos equinócios (Ma ço e Se emb o).
Po ol a do mínimo sola no e ão, as equências são, como espe ado, ge almen e
maio es que as ap esen adas no in e no, mas po ol a do pico máximo sola , as

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equências no in e no endem a se maio es que no e ão. Pa a além disso, as equências
po ol a dos equinócios são maio es que as do e ão e in e no pa a o pico e pa a o
mínimo sola . A obse ação das equências de in e no se em habi ualmen e maio es que
as do e ão é denominada anomalia sazonal.
2.3.5. Va iações com a la i ude
A igu a 7 mos a as a iações nas camadas E e F das equências máximas ao
meio-dia (Hemis é io-Dia) e à meia-noi e (Hemis é io-Noi e) desde o pólo a é ao
equado . Du an e o dia, com o aumen o da la i ude, a adiação sola a inge a a mos e a
mais obliquamen e, en ão a in ensidade da adiação e a p odução diá ia de ele ões li es
diminui. Na camada F, es a a iação de la i ude con inua du an e a noi e de ido à ação de
co en es de a a mos é icas.
Os des ios da la i ude de baixas pa a al as la i udes são ambém no ó ios. O pico
das equências na camada F não são no equado geomagné ico, mas sim 15 a 20 g aus a
no e ou a sul do mesmo. Is o é chamado de anomalia equa o ial. Pa a além disso, à noi e,
as equências a ingem um mínimo po ol a dos 60 g aus a no e ou a sul do equado
geomagné ico. Es a é a chamada la i ude de dep essão. Os comunicado es que eque em
comunicações pe o do equado du an e o dia e uma la i ude de 60 g aus du an e a noi e,
de em e em a enção es as ca a e ís icas. Po exemplo, na igu a 7 pode e -se o quão
ápido as equências podem muda pe o da la i ude de dep essão e da anomalia
equa o ial, po an o uma a iação no pon o de e lexão pe o des as, pode le a a uma
a iação g ande na equência supo ada.
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Figu a 7 – Va iação da equência máxima com a la i ude geomagné ica (adap ado de [11])
2.4. E ei os das Pe u bações Sola es
Pa a além de odos os a o es já ap esen ados, exis em ainda alguns e en os que
in luenciam a densidade de ele ões p esen es na ionos e a. São es es os ade-ou s de
ondas cu as, a abso ção nas calo as pola es, e as empes ades ionos é icas.
2.4.1 Fade-ou s de Ondas Cu as
A adiação p o enien e do Sol du an e g andes cla ões sola es causa a ionização
da camada D, o que esul a numa maio abso ção de ondas ádio HF. Se o cla ão o
g ande o su icien e, odo o espe o HF pode ica inu ilizá el du an e um pe íodo de
empo. Es es ade-ou s são mais passí eis de acon ece du an e os máximos sola es. As
ca a e ís icas p incipais dos SWF’s são:
 Apenas se ão a e ados ci cui os que ansmi am du an e o dia;
 Os ade-ou s du am no malmen e en e alguns minu os e algumas ho as,
com um começo ápido e uma ecupe ação len a. A du ação do ade-ou depende á
semp e da du ação do cla ão sola ;
 A in ensidade do ade-ou depende do amanho do cla ão sola e da posição
do Sol ela i amen e ao pon o onde a onda ádio passa a a és da camada D.
Quan o maio a al u a do Sol em elação a esse pon o, maio se á a abso ção;
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35
 A abso ção é maio nas gamas de equências mais baixas, que são as
p imei as a se em a e adas e as úl imas a ecupe a . Gamas de equências mais
al as são no malmen e menos a e adas e pode ão con inua a se u ilizá eis, al
como ap esen ado na igu a 8.
Figu a 8 – In luência dos ade-ou s na po ência do sinal (adap ado de [11])
2.4.2 E en os de Abso ção nas Calo as Pola es
Os PCA’s são a ibuídas a p o ões de al a ene gia que escapam do Sol quando os
g andes cla ões sola es acon ecem e mo em-se ao longo das linhas do campo magné ico
da Te a em di eção às egiões pola es. Aí, eles ionizam a camada D, causando uma
g ande abso ção de ondas HF.
Os PCA’s podem começa logo 10 minu os após o começo de um cla ão sola e
podem du a a é 10 dias. A é a zona pola de in e no (uma egião de escu idão
pe manen e) pode so e os e ei os dos PCA’s, uma ez que a camada D ionizada é
o mada po p o ões em ez de luz sola . Os e ei os dos PCA’s podem po ezes se
ul apassados po mensagens de e ansmissão em ci cui os que não equei am pon os de
e lexão pola es. Os PCA’s, al como os SWF’s, oco em maio i a iamen e du an e os
máximos sola es, no en an o não são ão equen es como es es.
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36
2.4.3 Tempes ades Ionos é icas
De ido a e en os que acon ecem no Sol, po ezes o campo magné ico da Te a
ica a e ado. O campo geomagné ico e a ionos e a es ão ligados de uma manei a mui o
complexa e um dis ú bio no campo geomagné ico pode mui as ezes causa dis ú bios na
ionos e a.
Es es dis ú bios, chamados Tempes ades Ionos é icas, po ezes começam com
um aumen o da densidade de ele ões, pe mi indo que gamas mais al as de equências
sejam supo adas, seguidas de um dec éscimo na densidade de ele ões a é se em
supo adas apenas gamas de baixas equências pela ionos e a. Is o não i á no malmen e
p eocupa um comunicado HF, mas a dep essão pode le a a que equências que
habi ualmen e sejam u ilizadas pa a aze a comunicação sejam mui o al as.
As empes ades ionos é icas podem du a alguns dias e ge almen e acon ecem
mais em la i udes mais al as do que em la i udes mais baixas. Ao con á io dos ade-ou s,
a e am maio i a iamen e al as equências. En ão, pa a eduzi os e ei os des as
empes ades nas comunicações, de e ão se u ilizadas equências mais baixas, onde o
possí el.
2.5. Plasma Ionos é ico
Duas p op iedades undamen ais de um plasma, a equência de plasma (𝑓𝑝) e o
índice de e ação (𝑛), de e minam as in e ações en e o plasma e a adiação
ele omagné ica. A igu a 9 ep esen a essas mesmas in e ações.
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37
Figu a 9 – In e ações en e o plasma e a adiação ele omagné ica
2.5.1. Modelos Teó icos do Plasma Ionos é ico
A ionos e a é compos a essencialmen e po um plasma, plasma esse que ap esen a
uma a iação na densidade de ele ões, dependendo de á ios a o es, como já oi e e ido
an e io men e.
Pa a que se es abelecesse uma exp essão analí ica pa a a ionos e a em unção da
densidade de ele ões p esen es na mesma, Sydney Chapman baseou-se na densidade de
ele ões em unção da al u a e da inclinação do sol. Vis o que es e modelo inha á ias
limi ações, segui am-se á ios modelos pa a o cálculo de aje ó ias de aios na ionos e a,
endo po ap oximação o modelo de Chapman.
2.5.1.1. Modelo de Chapman
Sydney Chapman assumiu algumas hipó eses pa a desen ol e um modelo eó ico
simpli icado, ais como:
 A a mos e a é cons i uída po um único gás;
 A adiação p o enien e do Sol é monoc omá ica;
 A densidade a mos é ica diminui exponencialmen e com a al u a;
 A adiação sola é a enuada exponencialmen e;
 A Te a é plana (como o ma de simpli ica as con as).
Nes e modelo, a densidade de ele ões é dada pela exp essão:

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𝑁𝑒=𝑁𝑒𝑀𝑒(1−𝑦−sec(𝜒)𝑒−𝑦
2)
(2.1)
Em que 𝑁𝑒𝑀 é a densidade máxima de ele ões, e 𝜒 é o ângulo que o Sol az com
a e ical da Te a, al como se e i ica na igu a 10.
Figu a 10 – Geome ia de Chapman
O alo de 𝑦 é dado pela exp essão:
𝑦=ℎ−ℎ𝑚
𝐻
(2.2)
Em que ℎ é o alo da al u a, e ℎ𝑚 é o alo da al u a co esponden e a 𝑁𝑒𝑀. O
alo de 𝐻 é dado pela ó mula:
𝐻=𝑘𝑇
𝑀𝑔
(2.3)
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Em que 𝑘 é a cons an e de Bol zman, 𝑇 é a empe a u a absolu a em unção da
al u a, em Kel in, 𝑀 é a massa mola , e 𝑔 é a acele ação g a í ica.
Con udo, es e modelo con ém á ias limi ações, uma ez que:
 Não conside a o e ei o magné ico;
 Não conside a a colisão en e pa ículas;
 A escala de al u a não é cons an e;
 Assume um es ado es á el, uma ez que não conside a ou as on es de
ionização, e assume uma in ensidade sola cons an e;
 Dá apenas uma desc ição quali a i a;
 Subes ima se e amen e a camada D du an e a noi e.
2.5.1.2. Modelo Linea
A a és da lei u a da igu a 11, é possí el e i ica que o modelo linea assume
que, a pa i de ce a al u a, a densidade de ele ões aumen a, possibili ando decompo
um pe il complexo em es a os sucessi os, dado pela exp essão:
𝑁𝑒−𝑁0=𝑎(ℎ−ℎ1)
(2.4)
Em que 𝑎 é o decli e e ℎ1 é a al u a em que se inicia a ionos e a, dada em km.
Figu a 11 – Densidade de ele ões pa a o modelo linea ( e i ado de [1])
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2.5.1.3. Modelo Exponencial
Ou o dos modelos é o modelo exponencial, em que ℎ𝑟 é um ní el de e e ência
com 𝑁=𝑁𝑟; o sinal (-) ep esen a á o opo da ionos e a, e o sinal (+) a base da ionos e a
[1]. Es e modelo é dado pela exp essão:
𝑁𝑒=𝑁𝑟.𝑒[∓ℎ−ℎ𝑟
2𝐻 ]
(2.5)
2.5.1.4. Modelo Pa abólico
O modelo pa abólico, ap esen ado na igu a 12, assume que os alo es de 𝑦 e de
𝜒 são mui o pequenos e a exp essão que dá a densidade de ele ões é:
𝑁𝑒=𝑁𝑒𝑀[2(ℎ−ℎ1)
𝑦𝑚−(ℎ−ℎ1)
𝑦𝑚2]
(2.6)
Em que 𝑦𝑚 é a “meia espessu a” da ionos e a. É mui as ezes uma boa
ep esen ação da base da ionos e a a é ao pico de ionização [1].
Figu a 12 – Densidade de ele ões pa a o modelo pa abólico ( e i ado de [1])
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2.5.2. F equência de Plasma
A equência de plasma a a-se de uma equência ca ac e ís ica de inida na
ausência de campo magné ico impos o e obse a-se quando se in oduz uma pe u bação
inicial que sepa e as pa ículas ca egadas em p esença. Assim sepa ando os ele ões e os
iões segundo uma di eção x o ma-se uma dupla camada de espessu a 𝑑𝑥, e densidade de
ca ga supe icial 𝑞.𝑁𝑒.𝑑𝑥, onde a ca ga de um ele ão é dada po –𝑞 [1], al como
ap esen ado na igu a 13.
Figu a 13 – Fo mação do plasma ( e i ado de [1])
A a és des a sepa ação é c iado um campo elé ico que é dado (a pa i da
equação ∇.𝐷=𝜌) po
𝐸=−𝑞.𝑁𝑒.𝑥
𝜀0
(2.7)
Os ele ões e os iões icam subme idos a uma o ça de compensação dada po
𝑞.𝑁𝑒.𝐸, e conside ando po ago a só os ele ões pode-se esc e e pa a es es a igualdade
da o ça de iné cia à o ça de a ação elé ica [1]:
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ℎ𝑎=3×108×∆𝑡
2
(2.28)
2.7. F equência Máxima U ilizá el
A F equência Máxima U ilizá el é a maio equência que pode se u ilizada em
ansmissão en e dois pon os, a a és de e lexão na ionos e a, em de e minado ins an e
de empo, independen emen e da po ência de ansmissão. Es a equência é dada pela
exp essão
𝑀𝑈𝐹= 𝑓𝑐
cos𝜃
(2.29)
Em que 𝑓𝑐 é a equência c í ica e 𝜃 é o ângulo de incidência da onda cu a
es abelecido en e o aio da mesma e o zéni e, como ep esen ado na igu a 15. A
equência c í ica a a-se da equência máxima a pa i da qual a ionos e a deixa de
e le i um sinal, pa a uma incidência pe pendicula à supe ície e es e. Se o sinal
emi ido i e uma equência supe io a es a, acaba po não se e le ido, a a essando a
ionos e a, e é dada pela exp essão
𝑓𝑐=√80,55𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥
(2.30)

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Figu a 15 – Rep esen ação da MUF
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Cap. 3 – A enuação numa
Comunicação Via Ionos e a
A comunicação ia ionos e a con inua a se uma opção bas an e iá el e é
impo an e em si uações, po exemplo, de ca ás o es na u ais, em que possa não exis i
qualque ou o ipo de meio de comunicação, de ido a possí eis alhas dos mesmos. É
ambém um ipo de comunicação mui o u ilizado em cená ios de gue a e con li os.
Como já oi e e ido an e io men e, a ionos e a unciona como uma camada
e le o a pa a as ondas ádio nalgumas gamas de equência, ainda que só pa a equências
não mui o ele adas (no máximo equências na o dem de g andeza en e os 3 e os 30
MHz). Como al, pa a que seja ei a uma ligação, é necessá io que o sinal seja ansmi ido
pela an ena ansmisso a, e a inja a ionos e a, com um ângulo, denominado ângulo de
ogo, oblíquo. Pa a equências acima de 30 MHz, o sinal, mesmo que seja ansmi ido
num ângulo oblíquo, acaba po a a essa a ionos e a, pe dendo-se no Espaço. Quando o
sinal é e le ido pela ionos e a, ol a pa a a supe ície e es e, pe mi indo que seja ei a
a comunicação. Es e enómeno é denominado po sal o, e es á ep esen ado na igu a 16.
Figu a 16 – Rep esen ação de ligações com um e dois sal os
Após se e le ido na ionos e a, e ol a pa a a supe ície e es e, o sinal pode á
se no amen e e le ido no chão e ol a pa a a ionos e a, ob endo-se assim mais do que
um sal o, como ep esen ado na igu a. Assim pode ão ha e á ias e lexões, que
pode ão co esponde a n sal os, que pe mi em ao sinal p opaga -se em longas dis âncias.
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Essas e lexões á ias que o sinal pode so e acabam po causa uma a enuação no
mesmo, nomeadamen e de ido ao ac o de a a essa as á ias camadas da ionos e a, e
de ido às supe ícies ugosas que pode á encon a ao e le i na Te a.
Como al, e is o que pode ha e mais do que um sal o na comunicação ia
ionos e a, se á ei o um es udo pa a dois casos – o p imei o, pa a o caso de ha e apenas
um sal o, e o segundo, pa a o caso de ha e em dois sal os. A dis ância que ai se
conside ada se á de 200 km en e an ena emisso a e an ena ece o a no p imei o caso, e
de 400 km no segundo. O es udo de ambos os casos em como obje i o calcula a
a enuação o al so ida pelo sinal na comunicação ia ionos e a en e dois pon os da
supe ície e es e.
Pa a o p imei o caso, em que apenas oco e um sal o, emos a ep esen ação do
mesmo na igu a 17.
Figu a 17 – Ligação com um sal o
Vis o que es amos a ala de comunicações NVIS, a gama de equências a se
u ilizada si ua-se en e 3 e ap oximadamen e 10 MHz, po isso as equências
conside adas pa a os cálculos se ão de 3 MHz, 5 MHz, 8 MHz e 10 MHz.
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3.1. Ângulo de Fogo
Pa a de ini com p ecisão o aje o pe co ido pelo sinal en iado pela an ena
emisso a, é necessá io calcula a elação en e a dis ância de sal o d, a al u a i ual h’ e
o ângulo de ogo ψ. Pa a al, se á u ilizada a ap oximação da Te a plana pa a calcula o
ângulo de ogo a uma de e minada equência .
A geome ia da aje ó ia da onda, que e le e na ionos e a, es á ep esen ada na
igu a 18.
Figu a 18 – Rep esen ação do ângulo de ogo
A exp essão que pe mi e calcula o alo do ângulo de ogo ψ é dada, en ão, po
𝜓 = an−12ℎ′
𝑑
(3.1)
3.1.1. Simulação de ψ
Na igu a 19, é ap esen ado um g á ico que az o es udo do ângulo de ogo ψ de
aco do com as al u as i uais h’=80 km, 100 km, 250 km e 350 km, sendo que é possí el
no a que ψ é in e samen e p opo cional à dis ância en e an enas, ou seja, quan o maio
a dis ância en e an enas, meno é o ângulo de ogo, sendo que es e em uma a iação
maio pa a dis âncias mais pequenas, e quando a inge dis âncias mais al as, ende pa a
uma assimp o a ho izon al.

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54
Figu a 19 – Ângulos de ogo em unção da al u a i ual
3.2. A enuação em Espaço Li e
A a enuação em espaço li e é a pe da da o ça do sinal que oco e quando uma
onda ele omagné ica se p opaga em espaço li e. Nes e caso em especí ico, não exis em
obs áculos que possam causa a e lexão ou e ação do sinal, ou que possam causa
a enuação adicional. O cálculo da a enuação em espaço li e (𝐴0) e e e-se às pe das
du an e o aje o do sinal em si e não se elaciona com a po ência de ansmissão, com os
ganhos das an enas, ou com a sensibilidade da an ena ece o a. De es o, a ó mula a a és
da qual é calculada a a enuação em espaço li e, que é uma adap ação da ó mula de F iis,
assume que o ganho das an enas é uni á io pa a a an ena ansmisso a e pa a a an ena
ece o a. As an enas são, po an o, iso ópicas (𝐺𝑒=𝐺𝑟=0), e a a enuação em espaço
li e é en ão exp essa em dB e dada pela ó mula
𝐴0=32,44+20log(𝑑[𝑘𝑚])+20log(𝑓[𝑀𝐻𝑧]) [𝑑𝐵]
(3.2)
Tendo em con a o alcance conside ado de 200 km, e aplicando o Teo ema de
Pi ágo as pa a calcula a dis ância pe co ida pelo sinal, que oma um alo de 𝑑=
0
20
40
60
80
100
50 100 150 200 250 300 320
ψ
Dis ância en e an enas [km]
Ângulo de ogo pa a h'=80km (ψ) [g aus] Ângulo de ogo pa a h'=100km (ψ) [g aus]
Ângulo de ogo pa a h'=250km (ψ) [g aus] Ângulo de ogo pa a h'=350km (ψ) [g aus]
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728,01 𝑘𝑚, e a endo as equências de inidas p e iamen e, os alo es ob idos pa a a
a enuação 𝐴0 são ap esen ados na abela 1.
F equência [MHz]
𝑨𝟎 [dB]
3
99,3
5
103,7
8
107,8
10
109,7
Tabela 1 – Valo es da a enuação em espaço li e
A a és da lei u a da abela, e como e a expec á el, é possí el e i ica que a
a enuação em espaço li e aumen a com a equência, pa a uma dis ância de 200 km,
apesa de esse aumen o se cada ez meno à medida que se a e a gama de equências.
3.3. A enuação na Ionos e a
Pa a além da a enuação em espaço li e, há ambém que e em con a a a enuação
so ida pelo sinal nas di e sas camadas da ionos e a. Tendo em conside ação que a
es a i icação das camadas da ionos e a é conside ada plana, a a enuação em cada camada
da mesma é dada po
𝐴𝑖=𝑒−2∝𝜘
(3.3)
Na qual ∝ co esponde à cons an e de a enuação, e 𝜘 co esponde à dis ância
pe co ida pelo sinal den o da ionos e a. O cálculo da cons an e de a enuação oi ob ido
an e io men e a a és da exp essão (2.27)
Uma ez que as ca a e ís icas das camadas da ionos e a são di e en es, a cada uma
delas i á co esponde uma cons an e de a enuação di e en e.
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A dis ância pe co ida pela onda den o da ionos e a é ob ida pa a cada camada
adap ando o segundo eo ema de Ma yn sob e a abso ção. Es e eo ema indica que,
assumindo que a es a i icação da ionos e a é plana, a abso ção de uma onda inciden e,
com um ângulo ∅0, complemen a ao ângulo de ogo, co elaciona-se com a abso ção da
onda e ical equi alen e, com uma equência 𝑓cos∅0. Assumindo que se passa o que
es á ep esen ado na igu a 18, e adap ando-se o eo ema pa a o ângulo de ogo ψ em que
se subs i ui a al u a i ual pela espessu a da camada em ques ão (𝑒𝑠𝑝), a exp essão que
pe mi e ob e a dis ância pe co ida pela onda den o da ionos e a é dada po
𝜘 = esp
sin𝜓
(3.4)
Aplicando es a exp essão, e eco endo à igu a 19 pa a ob e o alo dos ângulos
de ogo das camadas D, E, F1 e F2 pa a um alcance de 200 km, se ão ob idos os alo es
de 𝜘 ap esen ados na abela 2.
𝒆𝒔𝒑 [km]
𝝍 [g aus]
𝝒 [km]
Camada D
40
38,65981
64,03124237
Camada E
50
45
70,71067812
Camada F1
70
68,19859
75,3923073
Camada F2
190
74,05460
197,6029827
Tabela 2 – Dis ância pe co ida pelo sinal em cada uma das camadas da ionos e a
Ve i ica-se, a a és da lei u a da abela, que a dis ância pe co ida pela onda
aumen a da camada D pa a a camada F2, aumen ando signi ica i amen e na camada F2,
uma ez que es a camada em uma espessu a conside a elmen e maio que odas as
ou as.
No que diz espei o ao cálculo da cons an e de a enuação 𝛼, omam-se como
e e ência, pa a cada camada da ionos e a, pa a o núme o de colisões 𝜗 e pa a a densidade
de ele ões 𝑁𝑒, os alo es ap esen ados em [1]. Esses alo es es ão explíci os, pa a as
camadas da ionos e a em es udo, na abela 3.
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𝑵𝒆
𝝑
Camada D
1010
106
Camada E
1011
104
Camada F1
1012
103
Camada F2
1012
102
Tabela 3 – Valo es de 𝑵𝒆 e de 𝝑 pa a as di e en es camadas da ionos e a
A a és des es alo es é possí el en ão aze -se o cálculo da cons an e de
a enuação em cada uma das camadas da ionos e a, pa a cada uma das equências em
es udo. Pela lei u a da abela 4, é possí el e i ica -se que a camada D é aquela que
p o oca uma a enuação maio no sinal emi ido, sendo a camada F2 aquela que ap esen a
um alo meno pa a a cons an e de a enuação. É ambém passí el de se e i ica que
exis e uma diminuição no ó ia e g adual da cons an e de a enuação de 3 MHz pa a 10
MHz.
𝜶
= 3 MHz
= 5 MHz
= 8 MHz
= 10 MHz
Camada D
0,000146858
5,2964E-05
2,07018E-05
1,32511E-05
Camada E
1,47271E-05
5,30176E-06
2,071E-06
1,32544E-06
Camada F1
1,47271E-05
5,30176E-06
2,071E-06
1,32544E-06
Camada F2
1,47271E-06
5,30176E-07
2,071E-07
1,32544E-07
Tabela 4 – Cons an e de a enuação pa a as di e en es camadas da ionos e a
Calculado o alo da cons an e de a enuação e da dis ância pe co ida pela onda
na ionos e a, é possí el en ão p ocede -se ao cálculo da a enuação na ionos e a. Pa a isso,
u iliza-se a exp essão (2.27). Os alo es da a enuação ob idos es ão ap esen ados na abela
5.
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64
aloca a an ena. Se não o possí el aze a mon agem no sí io escolhido, de e escolhe -
se ou o local.
Ge almen e, num ambien e mili a , a si uação á ica de e mina a posição das
an enas. O local ideal se ia uma á ea li e e plana, is o é, sem á o es, edi ícios, linhas de
al a ensão ou mon anhas. In elizmen e, um local desses a amen e es á disponí el. De e
escolhe -se en ão uma á ea o mais li e e plana possí el. Se não hou e um local des es,
de e en a man e -se a dis ância ho izon al ap esen ada na abela 11, assumindo-se uma
an ena ins alada a uma al u a de ap oximadamen e 10 me os e á o es com uma al u a
ap oximada de 23 me os.
Ângulo de ogo
[g aus]
Dis ância ho izon al a que
a an ena de e es a das
á o es [me os]
0
18000
10
966
20
483
30
298
40
201
50
145
60
105
70
64
80
32
90
0
Tabela 11 – Dis ância ho izon al median e o ângulo de ogo
Após a seleção da an ena, de e es uda -se a o ma como a mesma se á alimen ada.
A maio pa e das an enas á icas são alimen adas a a és de um cabo coaxial.
4.2. Ganho da An ena
Pa a de e mina o ganho de uma an ena a um ângulo de ogo especí ico, a igu a
22 ap esen a um diag ama de adiação e ical da an ena que pe mi e o cálculo do mesmo.
Os núme os ao longo do anel ep esen am o ângulo de ogo em elação à Te a, sendo
que os 90 g aus dizem espei o a um ângulo na e ical, e os 0 g aus ep esen am um
ângulo pa alelo à supe ície e es e. Na zona in e io do diag ama es ão ep esen ados

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65
núme os de -10 (ao cen o) a é +15 (nos ex emos). Es es alo es ep esen am o ganho da
an ena em dBi.
Pa a encon a o ganho da an ena numa ce a equência e ângulo de ogo, de e
acha -se o ângulo de ogo desejado no g á ico. De seguida, segue-se essa linha em di eção
ao cen o do g á ico, a é encon a o diag ama da equência desejada.
Figu a 22 – Exemplo de um diag ama de adiação
A í ulo de exemplo, se se deseja um ângulo de ogo de 40 g aus, pa a uma
equência de 9 MHz, o ganho da an ena é de 0 dBi.
4.3. Tipos de An enas
Após odas as ca ac e ís icas da an ena se em de e minadas, de e escolhe -se a
an ena necessá ia pa a a ligação. Na abela 12 es ão ap esen ados os á ios ipos de
an enas de possí el u ilização em ligações NVIS, bem como as suas ca ac e ís icas.
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66
Di e i idade
Pola ização
La gu a de
Banda
An ena
Omnidi ecional
Bidi ecional
Ho izon al
Ve ical
La ga
Es ei a
AS-2259/GR
X
X
X
X
Dipolo de
meia-onda
X
X
X
V in e ido
X
X
X
X
L in e ido
X
X
X
X
Tabela 12 – An enas compa í eis com as ca a e ís icas de uma ligação NVIS
4.3.1. An ena AS-2259/GR
A an ena AS-2259/GR é a an ena mais u ilizada po mili a es, e p opo ciona
p opagação NVIS pa a ligações de cu as dis âncias. A sua mon agem consis e em dois
dipolos inclinados e c uzados, posicionados num ce o ângulo, e é supo ada, ao cen o,
po um mas o de ap oximadamen e 4 me os. Aquando do seu uso, os componen es do
dipolo o necem supo e de o ien ação pa a o mas o. Uma mon agem des a an ena es á
ep esen ada na igu a 23.
Figu a 23 – Exemplo de mon agem de uma an ena AS-2259/GR ( e i ado de [4])
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67
A sua gama de equências a ia en e os 2 e os 30 MHZ, em uma pola ização
simul aneamen e ho izon al e e ical, uma capacidade de po ência de 1000 wa s e uma
di e i idade omnidi ecional. O seu diag ama de adiação em ap esen ado na igu a 24.
Figu a 24 - Diag ama de adiação da an ena AS-2259/GR (Ha is RF1936)
4.3.2. Dipolo de meia-onda
O dipolo ho izon al de meia-onda é usado em cu as e médias dis âncias. Uma ez
que é ela i amen e ácil de cons ui , es a é a an ena mais comumen e u ilizada. É uma
an ena bas an e e sá il, e ajus ando a al u a da mesma em elação ao chão, o seu ganho
máximo a ia en e ângulos de ogo médios (pa a médias dis âncias) e ângulos de ogo
al os (pa a cu as dis âncias). Quando es a an ena é cons uída pa a uma al u a de me ade
do comp imen o de onda, acaba po se uma an ena bidi ecional. A igu a 25 ap esen a o
diag ama de adiação da an ena nesse caso (bidi ecional), onde A ep esen a o diag ama
pa a a zona cen al da an ena, e B ep esen a o diag ama de adiação pa a os ex emos da
an ena.
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Figu a 25 – Exemplo do diag ama de adiação de um dipolo de meia-onda mon ado à al u a 𝝀
𝟐 ( e i ado de [4])
Compa ando es es dois diag amas de adiação, é acilmen e is o que, pa a um
ganho máximo, um dipolo de meia-onda de e se cons uído pa a que os lados da an ena
apon em na di eção da es ação com que que em comunica .
Pa a o caso em que a an ena seja mon ada a uma al u a de 14
⁄ do comp imen o
de onda, o esul ado do seu diag ama de adiação es á ap esen ado na igu a 26, no g á ico
C. Es a an ena de al u a mais baixa p oduz um ganho máximo pa a ângulos de ogo al os.
O g á ico D, que mos a o diag ama de adiação pa a os ex emos do dipolo, ambém em
um ganho máximo pa a ângulos de ogo al os. Is o signi ica que, pa a ligações de cu as
dis âncias, que eque em ângulos de ogo ele ados, um dipolo mon ado a uma al u a de
14
⁄ do seu comp imen o de onda p oduz uma cobe u a quase omnidi ecional.
Figu a 26 - Exemplo do diag ama de adiação de um dipolo de meia-onda mon ado à al u a 𝝀
𝟒 ( e i ado de [4])
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69
O dipolo de meia-onda é uma an ena de essonância equilib ada, e um exemplo
da sua mon agem es á ap esen ado na igu a 27. Es a an ena consis e em dois condu o es
de 14
⁄ do comp imen o de onda, colocados de pon a a pon a, ob endo um amanho o al
de me ade com comp imen o de onda.
Figu a 27 – Exemplo de mon agem de um dipolo de meia-onda (adap ado de [4])
Es a an ena p oduz um ganho máximo pa a uma gama de equências mui o
es ei a, no malmen e 2% acima ou abaixo da sua equência de ope ação. Uma ez que
as equências a ibuídas es ão sepa adas po alguns MHz, é necessá io que se cons ua
um dipolo sepa ado pa a cada equência a ibuída. Como al, nas igu as 28, 29 e 30
es ão ap esen ados os diag amas de adiação pa a dipolos de 8, 10 e 12 me os,
espe i amen e ob idos a a és do so wa e MMANA-GAL.

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70
Figu a 28 – Compa ação dos diag amas de adiação de um dipolo mon ado a 8 me os de al i ude
Figu a 29 - Compa ação dos diag amas de adiação de um dipolo mon ado a 10 me os de al i ude
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Figu a 30 - Compa ação dos diag amas de adiação de um dipolo mon ado a 12 me os de al i ude
Se não hou e espaço ou ecu sos disponí eis pa a cons ui dipolos sepa ados,
podem combina -se ês ou qua o pa a ocupa em o espaço no malmen e necessá io pa a
cons ui um.
Na igu a 27 pode obse a -se que os dipolos es ão ligados ao mesmo isolado
cen al, e são alimen ados po um único cabo coaxial. Quando a an ena é alimen ada po
uma designada equência, o dipolo co esponden e a essa equência é que i á adia a
po ência. Des a manei a, podem se combinados a é 4 dipolos. Na cons ução da an ena,
de e se examinada a equência indi idual designada pa a de e mina se uma equência
é ês ezes maio que a ou a. Se es a elação se e i ica en e duas equências, um
dipolo co ado em comp imen o pa a a meno das duas equências i á unciona bem
pa a ambas as equências.
O comp imen o de um dipolo de meia-onda é calculado a a és da exp essão
𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝑑𝑖𝑝𝑜𝑙𝑜=𝜆
2=3𝑥108
𝑓2
⁄
(4.1)
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72
Já a al u a do dipolo de meia-onda, pa a um amanho do dipolo de 14
⁄ do
comp imen o de onda, é dada po
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑑𝑖𝑝𝑜𝑙𝑜=3𝑥108
𝑓4
⁄
(4.2)
E pa a um amanho de 12
⁄ do comp imen o de onda, é dada po
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑑𝑖𝑝𝑜𝑙𝑜=3𝑥108
𝑓2
⁄
(4.3)
4.3.3. V in e ido
A an ena de V in e ido é semelhan e ao dipolo, mas u iliza apenas um único
supo e ao cen o, al como ap esen ado na igu a 31.
Figu a 31 – Exemplo de mon agem de uma an ena em V in e ido (adap ado de [4])
Tal como o dipolo, es a an ena é desenhada pa a uma equência especí ica e em
uma la gu a de banda de ce ca de 2% acima ou abaixo da equência de design. De ido
aos seus lados inclinados, es a an ena p oduz uma combinação de adiação ho izon al e
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73
e ical – ho izon al jun o aos bo dos da an ena e e ical nos ex emos. Todos os a o es
de cons ução do dipolo ambém se aplicam à an ena em V in e ido. Apesa do V
in e ido e um ganho meno quando compa ado com o dipolo, ao usa apenas um
supo e, az com que es a an ena seja a p e e ida pa a algumas si uações á icas. Tem uma
capacidade de po ência de 1000 wa s, a sua adiação é basicamen e omnidi ecional, com
uma pola ização combinada, e o seu diag ama de adiação es á ap esen ado na igu a 32,
ob ido a a és do so wa e MMANA-GAL.
Figu a 32 - Compa ação dos diag amas de adiação de um V in e ido
4.3.4. L in e ido
A an ena em L in e ido é uma combinação en e uma secção ho izon al e uma
secção e ical, al como ap esen ado na igu a 33.
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Figu a 39 – Diag ama de um dipolo de meia-onda pa a zona dis an e

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5. Ligação NVIS ANPC-Ped ógão
G ande
Como já oi e e ido an e io men e, a p opagação NVIS é simplesmen e
p opagação skywa e que usa ângulos de ogo bas an e ele ados e ope a a baixas
equências. Tal como a seleção adequada de an enas pode aumen a a iabilidade de
ligações de longas dis âncias, ambém as ligações de cu as dis âncias eque em uma
seleção de an enas ap op iada.
As an enas usadas na p opagação NVIS de em e ângulos de ogo bas an e
ele ados (en e 60º e 90º) pa a adia o sinal quase e icalmen e. O sinal é depois disso
e le ido da ionos e a e ol a à Te a. De ido ao seu ângulo de adiação quase e ical,
não há zona de sal o. As comunicações são con ínuas em cen enas de quilóme os, e o
ângulo quase e ical signi ica ambém que de e ão se u ilizadas gamas de equências
baixas, no malmen e, a é um máximo de ap oximadamen e 10 MHz. Pa a ga an i
esul ados mais iá eis, o es udo da ligação ei o nes e capí ulo a e á uma gama de
equências en e 3 e 8 MHz.
As subidas e descidas íng emes na p opagação do sinal dão ao ope ado a
habilidade de comunica a a és de mon anhas ou ege ação densa. Po exemplo, em
si uações de comba e, um ale pode da ao ope ado p o eção de in e ceção hos il e
p o ege a ligação de in e e ência de ondas g oundwa e e skywa e de longas dis âncias.
As an enas NVIS p ecisam de um ângulo de adiação al o com mui o pouca adiação
g oundwa e. A igu a 38 ap esen a um exemplo de comunicações NVIS.
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82
Figu a 40 – Demons ação de uma comunicação NVIS (adap ado de [4])
5.1. Cálculo da Sensibilidade na Ligação
Na igu a 39 é ap esen ada a ligação en e a Au o idade Nacional de P o eção
Ci il, na Amado a, e o qua el dos Bombei os Volun á ios de Ped ógão G ande, e na
igu a 40 é ap esen ado o pe il dessa mesma ligação, ob ido a a és do so wa e Google
Ea h. A al u a, em elação ao ní el do ma , do pon o escolhido na ANPC, é de 99 me os,
e do pon o escolhido nos Bombei os Volun á ios de Ped ógão G ande, é de 376 me os
de al u a. A dis ância en e os dois pon os da ligação é de 163 quilóme os, e a al u a
máxima de um obs áculo em odo o aje o é de 451 me os, al u a que não ap esen a á
di iculdades a uma comunicação NVIS.
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83
Figu a 41 – Ligação APNC – BV Ped ógão G ande ob ida a a és do Google Ea h
Figu a 42 – Pe il da ligação APNC – BV Ped ógão G ande ob ido a a és do Google Ea h
Na abela 14 são ap esen ados os dados de alhados da ligação.
ANPC (Amado a)
BV Ped ógão G ande
La i ude
38º43'13.49"N
La i ude
39º12'46,85"N
Longi ude
9º14'07.24"O
Longi ude
8º46'09,77"O
Al u a da an ena [m]
-
Al u a da an ena [m]
4
Al u a em elação ao ní el do ma
[m]
99
Al u a em elação ao ní el do ma
[m]
369
Dis ância en e pon os [m]
163000
Tabela 14 – Ca a e ís icas da ligação ANPC – BV Ped ógão G ande
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84
Pa a es abelece a ligação en e es es dois pon os a a és de p opagação NVIS,
se á u ilizada a an ena mais comumen e u ilizada, o dipolo de meia-onda, pa a a gama de
equências de inida an e io men e ([3; 8] MHz).
P imei amen e, e á de se calculado o ângulo de ogo com que se á en iado o
sinal. A igu a 41 ilus a o g á ico que pe mi e aze o cálculo do mesmo.
Figu a 43 – Ângulo de ogo da ligação ANPC–Ped ógão G ande
Em que 𝑑=𝑑1+𝑑2=163000 𝑚, ℎ1=99 𝑚, ℎ2=373 𝑚 e ℎ=350000 𝑚,
que é a al u a i ual da camada F2, al u a a que o sinal emi ido de e á se e le ido pela
ionos e a. A pa i daqui se ão calculados os alo es de 𝑑1, 𝑑2 e 𝜓. Pa a al, a a és da
análise da igu a, chega-se à exp essão
ℎ−ℎ2
𝑑2=ℎ−ℎ1
𝑑1= an𝜓
(5.1)
Da qual esul a
ℎ−ℎ2
𝑑−𝑑1=ℎ−ℎ1
𝑑1
(5.2)
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Chegando-se ao alo 𝑑1=81531,46 𝑚 e 𝑑2=81468,54 𝑚. Daqui, e i a-se
que o alo do ângulo de ogo é 𝜓=76,2232 g aus, ângulo com um alo bas an e
acei á el pa a uma comunicação NVIS. A dis ância pe co ida pelo sinal nes a ligação é
de 𝑑=718,727 𝑘𝑚.
Seguidamen e, se ão calculadas as a enuações em espaço li e e pela ionos e a
so idas pelo sinal. A a enuação em espaço li e so ida pelo sinal nes a ligação é dada
na abela 15.
F equência
[MHz]
3
4
5
6
7
8
𝑨𝟎 [dB]
99,11
101,61
103,55
105,13
106,47
107,63
Tabela 15 – A enuação em espaço lib e na ligação ANPC – BV Ped ógão G ande
Já a a enuação so ida pelo sinal na ionos e a é ap esen ada na abela 16.
F equência
3
4
5
6
7
8
𝑨𝒊𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 [dB]
0,093
0,008
0,002
0,0009
0,017
0,013
Tabela 16 – A enuação exe cida pela ionos e a na ligação ANPC – BV Ped ógão G ande
A soma des as duas abelas dá-nos a a enuação o al so ida pelo sinal na ligação
en e a ANPC e os BV de Ped ógão G ande, que es á ap esen ada na abela 17.
F equência
3
4
5
6
7
8
𝑨𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒍𝒊𝒈𝒂çã𝒐
[dB]
99,21
101,62
103,55
105,14
106,49
107,65
Tabela 17 – A enuação o al da ligação ANPC – BV Ped ógão G ande
O passo seguin e passa po e i ica se a po ência de emissão a se alimen ada na
an ena ansmisso a, pe mi e aze uma comunicação iá el e de boa qualidade. Esse
alo pode se calculado, a a és da ó mula de F iis, dada pela exp essão

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86
𝑃𝑟[𝑑𝐵𝑚]=𝑃𝑡[𝑑𝐵𝑚]−𝐴𝑡[𝑑𝐵]+𝐺𝑡[𝑑𝐵𝑖]+𝐺𝑟[𝑑𝐵𝑖]
(5.3)
Como al, e ão de se calculados os alo es dos ganhos das an enas, bem como
da sensibilidade do ece o . Como an ena de eceção, admi e-se a u ilização de uma an ena
AS-2259/GR (Ha is RF1936). Pa a es a an ena, os ganhos da mesma es ão ap esen ados
no diag ama de adiação ap esen ado na igu a 23.
Na abela 18 es ão ap esen ados os alo es do ganho da an ena de eceção,
calculados com ecu so ao seu diag ama de adiação.
F equência [MHz]
3
4
5
6
7
8
Ganho da An ena
[dBi]
-12
-9
-8
-7
-6
-4
Tabela 18 – Ganho da an ena de eceção
Ao se u ilizado um dipolo de meia-onda como an ena de ansmissão, o
comp imen o do mesmo depende á do alo da equência do sinal emi ido. A mon agem
do dipolo se á ei a a uma al u a de 𝜆4
⁄ me os de al i ude, pa a que o e eça uma cobe u a
basicamen e omnidi ecional. A abela 19 ap esen a o comp imen o dos dipolos pa a cada
uma das equências a se em u ilizadas, bem como os ganhos da an ena, pa a o ângulo de
ogo p e endido (𝜓=76,2232 g aus), e a al i ude a que de e á se mon ada a an ena.
F equência [MHz]
3
4
5
6
7
8
Comp imen o do dipolo
[me os]
50
37,5
30
25
21,42857
18,75
Al u a da mon agem
[me os]
25
18,75
15
12,5
10,71429
9,375
Ganho da an ena [dBi]
6,1
6
6
5,9
5,7
5,6
Tabela 19 – Dados da an ena de emissão
Os ganhos da an ena, pa a cada uma das equências, oi calculado com ecu so
ao so wa e MMANA-GAL. No Anexo 3 es ão ap esen ados os diag amas de adiação
e ical e ho izon al, pa a o dipolo de meia-onda, a a és da análise dos quais oi
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87
calculado o ganho da an ena pa a um ângulo de 76 g aus, que é ap oximadamen e o alo
do ângulo de ogo.
Pa a o alo da po ência que de e á alimen a a an ena de emissão, assumiu-se um
alo ípico de 20 W. A pa i des e alo , se á de e minado o alo da sensibilidade do
ece o (𝑃𝑟), e e i ica -se-á se é ob ido um alo acei á el pa a que seja ei a uma
comunicação iá el e de boa qualidade. Pa a que se ob enha uma comunicação com es as
ca ac e ís icas, a sensibilidade de e á e um alo supe io a -90 dBm.
Reco endo aos alo es calculados an e io men e, de e mina-se o alo da
sensibilidade do ece o pa a a ligação en e a ANPC e Ped ógão G ande, pa a a gama de
equências en e 3 e 8 MHz. Esses alo es es ão ap esen ados na abela 20.
F equência [MHz]
3
4
5
6
7
8
Sensibilidade do ece o
[dBm]
-62,09
-61,61
-62,54
-63,22
-63,78
-63,04
Tabela 20 – Valo es da sensibilidade do ece o pa a uma po ência de ansmissão de 20 W
Pela análise da abela é possí el e i ica que os alo es da sensibilidade são
bas an e acei á eis, uma ez que são odos supe io es a -65 dBm, alo bas an e acima do
limi e mínimo de inido pa a que seja ei a uma comunicação de qualidade, que onda os
-90 dBm, pelo que a ligação en e a Amado a e Ped ógão G ande se á iá el.
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6. Conclusão
6.1. P incipais Conclusões
O abalho aqui ap esen ado inha como obje i o p incipal encon a um sis ema
de comunicação de eme gência al e na i o ao exis en e em Po ugal, o SIRESP, em caso
de alha do mesmo. Como al, achou-se que um ipo de comunicação de ácil mon agem
e u ilizando equências HF se ia uma possí el solução pa a o p oblema encon ado, e
is o que se p e endem aze ligações a dis âncias ela i amen e cu as, a comunicação
NVIS e a o sis ema ideal pa a aze a ligação en e locais cha e do país. É ambém um
ipo de comunicação bas an e u ilizado, com sucesso, em cená ios de gue a, azões que
le a am a conside á-la pa a aplica nes e caso especí ico.
Como al, p imei amen e oi ei o um es udo eó ico da camada da a mos e a a
u iliza pa a aze a ligação, bem como da sua es a i icação em camadas, e de odos os
a o es que in luenciam a densidade de ele ões p esen es na ionos e a, que acabam po
e e ei o na comunicação ei a a a és da mesma, ac escen ando a isso o e ei o que as
pe u bações sola es êm na mesma. Foi ambém e e ido o modelo eó ico de Chapman
pa a a densidade de ele ões que cons i uem o plasma, bem como os modelos que se
segui am a esse, po o ma a en a ul apassa as limi ações do mesmo. Foi ob ida ainda
a exp essão da cons an e de a enuação, e ap esen ada ambém a noção de equência de
plasma, al u a i ual e MUF.
De seguida, passou-se ao cálculo da a enuação numa ligação de cu a dis ância ia
ionos e a, endo em con a o es udo eó ico ei o no capí ulo an e io . Começou-se po
encon a o ângulo de ogo ap op iado a uma ligação de 200 km, e calculou-se a a enuação
pa a uma gama de equências ap op iada a uma comunicação NVIS, en e 3 e 10 MHz.
De seguida, pa a o caso de se necessá ia uma ligação maio que o espe ado, calculou-se
uma a enuação pa a uma ligação com dois sal os, que le ou à conclusão que, ao e le i
no chão, a a enuação nes a ligação acaba po e um alo de ap oximadamen e mais 100
dB’s que numa ligação com apenas um sal o.
O capí ulo seguin e se iu pa a aze um es udo sob e as an enas exis en es que
pe mi em uma comunicação NVIS, em que o am ap esen ados odos os a o es que
possam in luencia a escolha do local da mon agem e da an ena em sim, e ap esen a am-
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Anexo 2 – Cálculo do ângulo de ogo
Diag ama do ângulo de ogo pa a a ligação ANPC-Ped ógão G ande
A a és da análise do diag ama, é possí el chega à exp essão
ℎ−ℎ2
𝑑2=ℎ−ℎ1
𝑑1= an𝜓
(2.1)
E, se 𝑑=𝑑1+𝑑2, en ão
𝑑2=𝑑−𝑑1
(2.2)
Subs i uindo (2.2) na exp essão (2.1), ob ém-se
ℎ−ℎ2
𝑑−𝑑1=ℎ−ℎ1
𝑑1
(2.3)
ℎ−ℎ2
ℎ−ℎ1=𝑑−𝑑1
𝑑1
(2.4)
ℎ−ℎ2
ℎ−ℎ1=𝑑
𝑑1−1
(2.5)
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98
ℎ−ℎ2
ℎ−ℎ1+1=𝑑
𝑑1
(2.6)
𝑑
ℎ−ℎ2ℎ−ℎ1
⁄ +1=𝑑1
(2.7)
A a és da exp essão (2.7), ob ém-se 𝑑1=81531,46 𝑚 e 𝑑2=81468,54 𝑚.
Subs i uindo os alo es de 𝑑1 e de 𝑑2 em (2.1), e i a-se que o alo do ângulo de ogo é
𝜓=76,2232 g aus.
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99
Anexo 3 – Diag amas de adiação do dipolo de meia-onda
Diag ama de adiação e ical e ho izon al pa a =3 MHz e h=25 m
Diag ama de adiação e ical e ho izon al pa a =4 MHz e h=18.75 m
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100
Diag ama de adiação e ical e ho izon al pa a =5 MHz e h=15 m
Diag ama de adiação e ical e ho izon al pa a =6 MHz e h=12.5 m
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101
Diag ama de adiação e ical e ho izon al pa a =7 MHz e h=10.7143 m
Diag ama de adiação e ical e ho izon al pa a =8 MHz e h=9.375 m