O que são ondas de rádio?

As ondas de rádio são um tipo de radiação eletromagnética. São mais conhecida por seu uso em tecnologias de comunicação, como televisão, telefones celulares e rádios. Esses dispositivos recebem ondas de rádio e as convertem em vibrações mecânicas no alto-falante para criar ondas sonoras.

O espectro de radiofrequência é uma parte relativamente pequena do espectro eletromagnético (EM). O espectro EM é geralmente dividido em sete regiões em ordem decrescente de comprimento de onda e aumento de energia e frequência.

As designações comuns são: ondas de rádio, microondas, infravermelho (IR), luz visível, ultravioleta (UV), raios-X e raios gama.

As ondas de rádio têm os comprimentos de onda mais longos no espectro EM, de acordo com a NASA. Eles variam de cerca de 0,04 polegadas (1 milímetro) a mais de 62 milhas (100 quilômetros).

Eles também têm as frequências mais baixas, de cerca de 3.000 ciclos por segundo, ou 3 kilohertz, até cerca de 300 bilhões de hertz, ou 300 gigahertz.

O espectro de rádio é um recurso limitado e é frequentemente comparado a terras agrícolas. Assim como os agricultores precisam organizar suas terras para obter a melhor colheita em termos de quantidade e variedade, o espectro de rádio deve ser dividido entre os usuários da maneira mais eficiente.

No Brasil, o Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações gerencia as alocações de frequência ao longo do espectro de rádio.

Descoberta

O físico escocês James Clerk Maxwell desenvolveu uma teoria unificada do eletromagnetismo na década de 1870. Ele previu a existência de ondas de rádio.

Em 1886, Heinrich Hertz, um físico alemão, aplicou as teorias de Maxwell à produção e recepção de ondas de rádio. A Hertz usou ferramentas caseiras simples, incluindo uma bobina de indução e uma jarra de Leyden (um tipo de capacitor que consiste em um frasco de vidro com camadas de folhas dentro e fora) para criar ondas eletromagnéticas.

Hertz se tornou a primeira pessoa a transmitir e receber ondas de rádio controladas. A unidade de frequência de uma onda EM – um ciclo por segundo – é chamada de hertz, em sua homenagem.

Bandas de ondas de rádio

O espectro de rádio geralmente é dividido em nove bandas:

Banda	Alcance de frequência	Faixa de comprimento de onda
Frequência Extremamente Baixa (ELF)	<3 kHz	> 100 km
Frequência muito baixa (VLF)	3 a 30 kHz	10 a 100 km
Baixa Frequência (LF)	30 a 300 kHz	1 ma 10 km
Frequência Média (MF)	300 kHz a 3 MHz	100 ma 1 km
Alta frequência (HF)	3 a 30 MHz	10 a 100 m
Frequência muito alta (VHF)	30 a 300 MHz	1 a 10 m
Frequência Ultra Alta (UHF)	300 MHz a 3 GHz	10 cm a 1 m
Frequência Super alta (SHF)	3 a 30 GHz	1 a 1 cm
Frequência Extremamente Alta (EHF)	30 a 300 GHz	1 mm a 1 cm

 

Frequências baixas a médias

As ondas de rádio ELF é a mais baixa de todas as frequências de rádio. Têm um longo alcance e são úteis para comunicação com submarinos e dentro de minas e cavernas.

A fonte natural mais poderosa das ondas ELF/VLF é o raio, de acordo com o Stanford VLF Group. Ondas produzidas por raios podem saltar de um lado para outro, entre a Terra e a ionosfera.

As bandas de rádio LF e MF incluem rádio marítimo e de aviação, bem como rádio comercial AM (modulação de amplitude). As bandas de rádio AM estão entre 535 kilohertz e 1.7 megahertz.

O rádio AM tem um longo alcance, particularmente à noite, quando a ionosfera é melhor em refazer as ondas de volta à Terra. Entretanto, está sujeita a interferências que afetam a qualidade do som.

Quando um sinal é parcialmente bloqueado – por exemplo, por um edifício com paredes metálicas, como um arranha-céu – o volume do som é reduzido.

Frequências mais altas

As bandas de HF, VHF e UHF incluem rádio FM, transmissão de televisão, rádio de serviço público, telefones celulares e GPS (sistema de posicionamento global). Essas bandas normalmente usam “modulação de frequência” (FM) para codificar ou imprimir um sinal de áudio ou dados na onda portadora.

Na modulação de frequência, a amplitude (extensão máxima) do sinal permanece constante enquanto a frequência é variada, maior ou menor, a uma taxa e magnitude correspondentes ao sinal de áudio ou dados.

A FM resulta em melhor qualidade de sinal do que a AM porque os fatores ambientais não afetam a frequência da maneira como eles afetam a amplitude, e o receptor ignora as variações na amplitude desde que o sinal permaneça acima de um limite mínimo. Frequências de rádio FM ficam entre 88 megahertz e 108 megahertz.

Rádio de ondas curtas

O rádio de ondas curtas usa frequências na faixa de HF, de cerca de 1,7 megahertz a 30 megahertz, de acordo com a Associação Nacional de Emissoras de Ondas Curtas (NASB). Dentro dessa faixa, o espectro de ondas curtas é dividido em vários segmentos.

Em todo o mundo, existem centenas de estações de ondas curtas, de acordo com a NASB. Estações de ondas curtas podem ser ouvidas por milhares de quilômetros porque os sinais saltam da ionosfera e retornam a centenas ou milhares de quilômetros de seu ponto de origem.

Frequências mais altas

SHF e EHF representam as frequências mais altas na banda de rádio. Por vezes são consideradas parte da banda de microondas. Moléculas no ar tendem a absorver essas frequências, o que limita seu alcance e aplicações.

No entanto, seus comprimentos de onda curtos permitem que os sinais sejam direcionados em feixes estreitos por antenas parabólicas. Isso permite que comunicações de alta largura de banda de curto alcance ocorram entre locais fixos.

O SHF, que é menos afetado pelo ar do que o EHF, é usado para aplicações de curto alcance, como Wi-Fi, Bluetooth e USB sem fio (barramento serial universal).

Ele pode funcionar apenas em caminhos de linha de visão, uma vez que as ondas tendem a refletir objetos como carros, barcos e aeronaves. Como as ondas refletem nos objetos, o SHF também pode ser usado para radares.

Fontes astronômicas

O espaço está repleto de fontes de ondas de rádio: planetas, estrelas, nuvens de gás e poeira, galáxias, pulsares e até buracos negros. Ao estudá-los, os astrônomos podem aprender sobre o movimento e a composição química dessas fontes cósmicas, bem como sobre os processos que causam essas emissões.

Um radiotelescópio “vê” o céu de maneira muito diferente do que aparece na luz visível. Em vez de ver estrelas pontiagudas, um radiotelescópio capta pulsares distantes, regiões de formação estelar e remanescentes de supernovas.

Os radiotelescópios também podem detectar quasares, que são curtos para fontes de rádio quase estelares. Um quasar é um núcleo galáctico incrivelmente brilhante, alimentado por um buraco negro supermassivo.

Os quasares irradiam energia através do espectro EM, mas o nome vem do fato de que os primeiros quasares a serem identificados emitem principalmente energia de rádio. Quasares são altamente energéticos; alguns emitem 1.000 vezes mais energia do que toda a Via Láctea.

Os radioastrônomos costumam combinar vários telescópios menores em um arranjo para fazer uma imagem de rádio mais clara ou de maior resolução.

Por exemplo, o telescópio de rádio Very Large Array (VLA) no Novo México consiste em 27 antenas dispostas em um enorme padrão “Y”, com 36 quilômetros de diâmetro.