dezembro de 2012.
Durante a minha comissão em Angola, entre 1969 e 1973, a primeira grande dificuldade técnica com que me deparei foi o estabelecimento de ligações rádio em HF entre os postos de comando e os respetivos grupos operacionais. O objetivo era assegurar comunicações fiáveis em distâncias até 200 km, em todas as direções, sem zonas de silêncio (skip zone).
O equipamento utilizado era o Racal TR-28, que recorria a três tipos de antena, consoante a instalação: antena vertical (whip), antena filar do tipo longwire e dipolo G5RV. Após várias tentativas sem sucesso, encontrei finalmente a solução no Radio Amateur’s Handbook (RAH).
A designação G5RV corresponde ao indicativo do radioamador que desenvolveu esta antena. O seu funcionamento baseia-se no princípio de que um dipolo instalado a uma altura inferior a 1/8 do comprimento de onda apresenta um diagrama de radiação omnidirecional, cuja máxima radiação ocorre na vertical, com incidência próxima dos 90 graus (Fig. 1). Além disso, quando é alimentado por uma linha não balanceada e não coaxial, parte da sua radiação torna-se equivalente à de uma antena vertical.
fig.1a – Antena Vertical (whip)
fig.1b – Antena Dipolo
fig.1c – Antena NVIS
Fig 1
Existe uma grande diversidade de antenas capazes de proporcionar propagação NVIS. Entre as mais utilizadas contam-se o dipolo, o V invertido, a antena filar (longwire) e a antena de loop. O diagrama de radiação destas antenas depende do efeito refletor da superfície terrestre, de forma semelhante ao que sucede com a parábola de uma antena de micro-ondas. A documentação técnica indica a altura em relação ao solo a que cada antena deve ser posicionada para obter o diagrama de radiação representado na Fig. 1c.
A experiência operacional em Angola
Numa das primeiras deslocações ao Norte de Angola, numa zona densamente arborizada, falei com o comandante de um pelotão de caçadores que me afirmou não ter dificuldades nas ligações com os seus grupos operacionais nem com o posto de comando. Utilizava uma antena de fio estendida sobre o solo, obtendo comunicações de boa qualidade e sem zona de silêncio. Esta observação indicava que a antena de fio, colocada dessa forma, se comportava como uma antena NVIS.
Realizei então vários testes experimentais, com resultados muito positivos, utilizando antenas concebidas para propagação NVIS (Near Vertical Incidence Skywave), calculadas com base nas fórmulas apresentadas no RAH. Posteriormente, este tipo de antena passou a ser produzido pela CRM/Agrupamento de Transmissões de Angola e distribuído a todos os Centros de Transmissões, o que permitiu resolver o problema.
Anos mais tarde, li na revista SIGNAL, da AFCEA, um artigo escrito por um coronel de transmissões do Exército dos EUA que descrevia situações semelhantes ocorridas no Vietname, também resolvidas com recurso a antenas NVIS. Um dos exemplos apresentados referia-se à antena vertical de uma viatura colocada paralelamente ao solo; para isso, o oficial de transmissões mandou instalar suportes que permitiam fixar a antena nessa posição (Fig. 2).
Fig. 2
O que é a propagação ionosférica por NVIS?
A propagação rádio por NVIS permite estabelecer comunicações radioelétricas via ionosfera para locais situados para além de obstáculos naturais ou artificiais, cobrindo tipicamente distâncias regionais e eliminando zonas de sombra (skip zone). Para isso, é necessário selecionar uma frequência adequada, situada abaixo da frequência crítica de reflexão, de modo a impor à antena dipolo ou monopolo um ângulo de elevação elevado, normalmente entre 50º e 90º, produzindo o conhecido efeito de “chapéu de chuva” ou “repuxo”.
A reflexão ionosférica em modo NVIS não ocorre em qualquer frequência. O sucesso depende da capacidade de selecionar, ou descobrir por tentativa, uma frequência que seja refletida pela ionosfera quando o ângulo de radiação é próximo da vertical. Em geral, essas frequências situam-se na gama dos 2 aos 10 MHz.
A solução consiste em escolher, em cada momento, uma frequência abaixo da frequência crítica de reflexão da camada F — isto é, a frequência mais elevada refletida por essa camada para um ângulo de incidência de 90 graus — mas sem descer abaixo da frequência crítica das camadas D e E, para evitar bloqueios. Atualmente, esta seleção tornou-se mais simples graças a ferramentas disponíveis na Internet, que indicam, para cada local e hora, a faixa de frequências útil entre a crítica das camadas – D e E -, e a crítica da camada F.
As antenas anteriormente referidas pertencem à classe das antenas de campo elétrico, como os dipolos e monopolos. Existe, porém, uma outra classe: as antenas magnéticas, ou loop antennas (antenas em espira). Historicamente, foi este tipo de antena que permitiu a Hertz detetar a transmissão de faíscas através do ar para uma pequena espira colocada a curta distância.
Embora apresente um diagrama de radiação semelhante ao de uma antena de campo elétrico, a antena magnética tem linhas de força inicialmente magnéticas, e não elétricas. Pode assumir várias formas físicas — quadrada, losango, triangular ou circular — e o seu diagrama de radiação depende da posição em que é instalada:
- Na posição horizontal, a antena é omnidirecional e comporta-se de forma semelhante à antena vertical, ao contrário do dipolo, que é bidirecional.
- Na posição vertical, o diagrama de radiação aproxima-se do dipolo e continua a depender da altura em relação ao solo. Quando instalada a uma altura entre 0,25 e 0,1 do comprimento de onda, pode comportar-se como uma antena NVIS.
Na banda dos 2 aos 10 MHz, o diâmetro de uma antena circular pode situar-se em torno dos 80 cm; com 150 cm, porém, já pode apresentar eficiência e ganho superiores aos do dipolo. Com estas dimensões, a instalação em edifícios ou espaços abertos, como parques e arruamentos, torna-se relativamente simples, de modo semelhante à montagem de antenas de televisão.
Fig. 3
Estas antenas são ressonantes e, por isso, necessitam de funcionar em conjunto com uma unidade de sintonia. Em contrapartida, oferecem a vantagem de atuarem como filtro seletivo, reduzindo os efeitos de saturação e os produtos de intermodulação provocados por canais adjacentes. Acresce ainda a sua menor sensibilidade a campos elétricos, como os que existem em centros urbanos devido a instalações elétricas e cabos de energia.
Para que serve hoje o emprego das faixas de HF?
Apesar da evolução das tecnologias rádio, o HF continua a ser um meio de comunicação de grande importância em contextos operacionais. Foi assim em Angola e Moçambique, nas operações de paz UNAVEM e ONUMOZ, e continua a sê-lo noutros teatros de operações onde atuam forças nacionais destacadas, sobretudo em áreas extensas com unidades muito dispersas.
O HF mantém igualmente relevância quando o recurso ao VHF é difícil, seja porque exigiria muitos repetidores, seja porque o terreno impede a sua instalação eficaz. É o caso, por exemplo, de ligações entre ilhas nos Açores, bem como de regiões como a Madeira e Trás-os-Montes, onde o relevo acidentado origina numerosas zonas de sombra para o VHF.
As bandas de HF foram durante muito tempo desvalorizadas, em parte devido à perceção de maior complexidade na operação e na organização das redes, sobretudo quando comparadas com soluções em VHF, UHF e SHF. No entanto, os avanços tecnológicos dos últimos 15 a 20 anos tornaram-nas excelentes meios para comunicações de voz e dados, nomeadamente graças a:
- seleção automática da frequência ótima (ALE);
- transmissão de dados a velocidades muito superiores às dos anos 70;
- correção automática de dados;
- transmissão em TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol);
- sintonia automática da antena;
- COMSEC integrado;
- transmissão de dados a partir de um PC de mão, em vez de um teleimpressor;
- utilização de sintetizadores de frequência, em vez de cristais;
- processamento digital de sinais, com melhoria da qualidade da transmissão.
Conclusão
Hoje, instalar e operar um posto rádio na faixa de HF ao nível de uma secção de transmissões é relativamente simples. Ainda assim, essa simplicidade não dispensa treino continuado nas mais diversas situações operacionais.
O equipamento utilizado pelo Exército para comunicações HF em instalação manpack é o PRC 525, que integra os módulos necessários para transmissão de voz e dados, incluindo COMSEC e ALE (Automatic Link Establishement). Com 20 W, é possível assegurar a cobertura de todo o território continental; associado a um amplificador de 150 W, em instalações transportáveis ou fixas, a área de cobertura pode estender-se às regiões autónomas e a grande parte do espaço europeu.
O HF continua a ser o meio que garante a sobrevivência das comunicações quando outros sistemas são desativados ou bloqueados, por exemplo em situações de calamidade ou catástrofe. Além disso, quando comparado com as comunicações via satélite, pode constituir uma solução mais económica para estabelecer o rear link entre as forças nacionais destacadas e o Comando Operacional em Lisboa.
Mantém-se, contudo, a necessidade de treino permanente. Uma solução para assegurar esse treino no Exército seria a criação de uma rede entre as unidades equipadas com PRC 525, tendo como posto diretor o Regimento de Transmissões ou o campus militar da Amadora, onde existem sistemas fixos de comunicações HF. Essa rede poderia funcionar com duas explorações diárias, de manhã e à tarde, com troca de mensagens através de uma rede rádio intranet.
Ref:
http://www.qsl.net/w/wb5ude//nvis/