Comunicações, Notas de estudo de Geografia

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COMUNICAÇÕES

MARÍTIMO

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Introdução

Manter comunicações confiáveis no mar é de extrema importância para a segurança da embarcação e para a sua atividade específica. Esta disciplina apresenta noções básicas referentes às comunicações a bordo bem como de equipamentos, redes, serviços e procedimentos radiotelefônicos usualmente utilizados pelos marítimos.

1 Noções básicas

1.1 Onda eletromagnética e suas características

Onda eletromagnética é constituída da variação de um campo magnético e um campo elétrico em movimento. As ondas eletromagnéticas se deslocam à velocidade da luz, 300.000 km/s (trezentos mil quilômetros por segundo). Como exemplo de ondas eletromagnéticas, podemos citar as ondas de rádio, a luz e os raios X. As ondas-rádio e os raios X são exemplos de fontes artificiais de ondas eletromagnéticas, ou seja, são produzidos pelo homem, enquanto a luz do sol é um exemplo de fonte natural de onda eletromagnética, que é produzida pela natureza.

As ondas-rádio são produzidas por um circuito chamado oscilador, constituído por componentes eletrônicos, que transforma corrente contínua em corrente alternada; depois são amplificadas por um amplificador e conduzidas até a antena que transmite as ondas rádio à distância, até serem recebidas pela antena de um rádio receptor.

Podemos comparar a corrente contínua à superfície de um lago tranqüilo. Se jogarmos uma pedra nesse lago, ela, caindo na superfície do lago, formaria uma série de ondas, o que seria comparado a uma corrente alternada. Uma bóia que estivesse a uma certa distância poderia ser comparada à antena de um rádio receptor. As ondas que se formariam ao redor do local onde a pedra caísse na superfície do lago iriam se deslocar até atingir a bóia, fazendo movimentá-la.

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Comprimento de onda, em metros, é igual à divisão da velocidade de propagação, em quilômetros por segundo, pela freqüência, em KiloHertz.

Exemplos:

1- Qual o comprimento de onda de uma onda eletromagnética de 30.000 KHz?

C = 300.000 = 10 metros

2- Qual o comprimento de onda de uma onda eletromagnética de 150.000 KHz?

C = 300.000 = 2 metros

Podemos observar, pelos exemplos, que quanto maior for a freqüência, menor será o comprimento de onda.

1.2 Propagação

Quando acendemos uma lamparina dentro de um quarto escuro, observamos que todo o quarto fica iluminado. Isto acontece porque a luz se movimenta da lamparina até os objetos: armário, cama, paredes, teto e o chão do quarto. Podemos observar o movimento das ondas da água em um lago, rio ou numa praia, porque essas ondas são muito lentas comparadas à velocidade da luz da lamparina, que é de 300.000 km/s (trezentos mil quilômetros por segundo) e que não podemos ver o seu movimento.

Ouvindo música em um aparelho de rádio, a onda-rádio sai da antena da Estação- rádio, que transmite a música, até a antena do aparelho de rádio em que está sendo ouvida a música. Outros aparelhos de rádio que estiverem ligados na mesma Estação-rádio que transmite a música poderão captar a mesma música. Isto acontece porque a onda-rádio (onda eletromagnética) se movimenta em todas as direções. A este movimento chamamos de propagação.

1.3 Reflexão, refração, absorção e interferência

A onda-rádio se propaga em linha reta, mas sofre alguns efeitos, que passaremos a descrever.

Quando a antena transmissora (aquela que transmite) pode ser vista pela antena receptora (aquela que recebe), teremos a transmissão da onda-rádio da antena transmissora até a antena receptora em uma onda direta (linha reta), sem quase sofrer nenhuma influência externa, o que permitirá uma comunicação quase perfeita.

Se entre as antenas (transmissora e receptora) houver algum obstáculo, a comunicação só poderá ser feita se a onda-rádio for desviada do obstáculo, para poder alcançar a antena receptora.

Reflexão

Uma onda-rádio, ao atingir um meio de propagação ou um corpo sólido com características diferentes do primitivo, retorna ao meio primitivo com um ângulo de reflexão igual ao ângulo de incidência. Quanto melhor condutora for a superfície, melhor refletirá a onda-rádio.

Refração

Uma onda-rádio refrata ao atingir um meio de propagação com características diferentes do primitivo, mas que a superfície não seja tão boa condutora, ou seja, a direção da propagação da onda-rádio é desviada da linha reta.

Propagação pela reflexão via Ionosfera

Devido à curvatura da Terra, não é possível propagação da onda-rádio em onda direta (linha reta) entre grandes distâncias. Essa propagação é possível por meio da reflexão da onda-rádio na Ionosfera.

A ionosfera é uma camada da atmosfera terrestre localizada, aproximadamente, entre 60 e 400 Km de altura da superfície da Terra. Essa camada possui a propriedade de refletir a onda-rádio.

A ionosfera é dividida em 4 (quatro) camadas denominadas: Camada D, E, F1 e F2. A camada D é a mais baixa, situando-se aproximadamente entre 60 e 90 km de altura, muito importante na propagação de ondas longas, refletindo-as, entretanto, para ondas de pequeno comprimento, comportando-se de forma transparente. Existe somente no período diurno.

A camada E situa-se entre 100 e 150 km de altura. Existe somente no período diurno.

A camada F1 situa-se entre 180 e 200 km de altura, é bem mais definida no período diurno. No período noturno, é importante para a reflexão a grandes distâncias das ondas médias.

A camada F2 situa-se entre 250 e 400 km de altura, sua largura é maior durante o dia.

As camadas F1 e F2, no período noturno, tendem a se fundir em uma só camada, denominada simplesmente de camada F, que tem grande importância na propagação das ondas-rádio de pequeno comprimento.

A qualidade da propagação das ondas-rádio está ligada a quatro pontos básicos: potência da emissão, antena do transmissor, freqüência escolhida e qualidade das camadas refletoras (ionosfera) e sua altitude.

1.4 Ondas sonoras e de rádio

O som se propaga devido às características da onda sonora, que é uma onda mecânica, ou seja, precisa de corpos que possuam matéria para se propagar. A onda sonora pode se propagar no ar, na água e nos sólidos. Ela é incapaz de se propagar no vácuo, ou seja, na ausência de matéria. A onda sonora se propaga no ar, na velocidade de cerca de 340 m/s (trezentos e quarenta metros por segundo). O espectro ou faixa audível do ser humano é de cerca de 20 Hz até 20.000 Hz (vinte mil Hertz ou ciclos por segundo). Quanto maior a freqüência, mais agudo é o som e quanto menor a freqüência, mais grave é o som. Alguns animais, como o cão e o morcego, conseguem ouvir acima da faixa audível humana.

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A onda-rádio, que é um tipo de onda eletromagnética, também conhecida como onda hertziana, é produzida com circuitos eletrônicos, denominados osciladores, amplificados por amplificadores e enviados à antena transmissora para se propagar no espaço, até a antena receptora. A onda-rádio se propaga tanto na atmosfera terrestre como no vácuo. Para dar um exemplo, podemos citar a luz do sol, que primeiro atravessa o espaço entre o sol e a Terra (vácuo), entra na atmosfera terrestre, até chegar aos nossos olhos. A velocidade da luz, como já foi dito anteriormente, é de 300.000 km/s (trezentos mil quilômetros por segundo). Para que possamos perceber a diferença entre a velocidade do som e da onda- rádio (onda eletromagnética), podemos observar que, quando assistimos a uma tempestade, com raios e trovoadas, vemos primeiro o raio e depois, ouvimos o trovão. Quanto mais distante o raio aparecer do observador, maior será a diferença do tempo entre o raio e o trovão, onde podemos concluir que a luz (onda eletromagnética) possui uma velocidade muito maior que a do som.

1.5 Faixas do espectro de freqüência e suas utilizações mais comuns nas comunicações marítimas

As ondas-rádio ou hertzianas são divididas em 8 (oito) faixas de freqüência. Cada uma dessas faixas tem uma aplicação nas comunicações marítimas ou nos sistemas da navegação. As siglas que identificam essas faixas de freqüência correspondem às primeiras letras de sua identificação em inglês, e são conhecidas internacionalmente desta forma. Vejamos quais são elas:

VLF (Very Low Frequency – Freqüência Muito Baixa) – Esta faixa inclui todas as freqüências-rádio menores que 30 KHz. É utilizada na navegação hiperbólica.

LF (Low Frequency – Freqüência Baixa) – Esta faixa vai de 30 a 300 KHz, sendo também aplicada na navegação hiperbólica e em radiofaróis (radiogoniometria).

MF (Medium Frequency – Freqüência Média) – Faixa que vai de 300 KHz a 3 MHz, sendo usada na sua parte mais baixa por radiofaróis e comunicações a média distância. Também é conhecida como Ondas Médias.

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Modulação em Freqüência (FM) – Onda modulada em freqüência, onde a mensagem está contida na variação da freqüência da onda portadora. Usada no canal 16 (dezesseis) do VHF móvel marítimo.

Modulação por Pulso – Onda modulada pela interrupção da onda portadora. Usada na maioria dos radares marítimos.

2 Equipamentos de comunicação

2.1 Instalação básica de uma estação radiotelefônica

Podemos definir Estação Radiotelefônica como o conjunto de equipamentos e acessórios que possibilitem efetuar comunicações, por meio da onda-rádio à distância, com o uso da voz.

Uma instalação básica de uma estação radiotelefônica é constituída de: Antena, massa, transmissor, receptor e alimentação.

Antena - tem como duplo propósito:

• irradiar o máximo da onda-rádio na transmissão; e
• receber o máximo da onda-rádio na recepção.

Massa – também chamada terra, consiste na ligação da massa do transceptor (transmissor e receptor no mesmo equipamento) à água. Tem a finalidade de reduzir interferências-rádio indesejáveis. Nas embarcações de madeira ou fibra de vidro são bastante utilizadas as massas dos motores de propulsão. Nas embarcações de aço, é utilizado o próprio casco.

Transmissor – tem a finalidade de gerar, modular (misturar a portadora à voz a ser transmitida), amplificar e passar a onda-rádio à antena.

Receptor – tem a finalidade de separar uma única onda-rádio, dentre as várias ondas- rádio recebidas pela antena, amplificar, demodular (separar a voz da portadora), amplificar a voz e reproduzi-la no alto-falante.

Alimentação – tem a finalidade de fornecer energia elétrica ao transceptor. Nas embarcações de pequeno porte, a alimentação é fornecida por meio de baterias; nas de maior porte, por meio de um motor gerador.

Receptor

Analisaremos um receptor genérico e, para isso, dividiremos o receptor em blocos: Antena Receptora, Sintonizador, Massa, Oscilador Local, Misturador, Oscilador Local, Amplificador de FI, Detector, Amplificador de Áudio e Alto-Falante.

Antena Receptora – tem a função de captar a onda-rádio da Estação Rádio que queremos ouvir (Estação Sintonizada) e transformar essa onda-rádio em onda elétrica.

Sintonizador – tem a função de selecionar apenas a freqüência da portadora da Estação Rádio que desejamos ouvir.

Massa – tem a mesma função da Massa do Transmissor.

Oscilador Local – tem a função de gerar uma onda elétrica, no valor da freqüência da portadora da Estação Rádio sintonizada mais o valor da Freqüência Intermediária.

Misturador – tem a função de misturar a freqüência do Oscilador local com a freqüência da portadora da Estação Rádio sintonizada, originando uma onda elétrica denominada Freqüência Intermediária, que possui uma freqüência fixa, mas com as mesmas características da amplitude modulada da Estação Rádio sintonizada.

Amplificador de FI (Freqüência Intermediária) – tem a função de amplificar, ou seja, aumentar a amplitude da onda elétrica da FI.

Detector – tem a função de separar a onda elétrica da voz da onda elétrica da portadora da FI.

Amplificador de Áudio – tem a função de amplificar, ou seja, aumentar a amplitude da onda elétrica da voz.

Alto-Falante – tem a função de transformar a onda elétrica da voz em onda sonora (onda mecânica) da voz, com as mesmas características, para que possamos ouvi-la.

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Como ocorre a Recepção :

Várias ondas-rádio (provenientes de diversas Estações-Rádio) são captadas pela Antena Receptora, que transforma essas ondas-rádio em ondas elétricas. O Sintonizador seleciona apenas a freqüência da onda elétrica da Estação que queremos ouvir, encaminhando as demais para a Massa. O Oscilador Local gera uma onda elétrica no valor da freqüência da portadora da Estação Rádio sintonizada mais o valor da Freqüência Intermediária, que é misturada, no Misturador, à onda elétrica da Estação que queremos ouvir, originando uma onda elétrica no valor da Freqüência Intermediária, com as características da onda elétrica da Estação que queremos ouvir. A onda elétrica da Freqüência Intermediária é amplificada no Amplificador de FI e enviada ao Detector, que elimina a onda elétrica da portadora da FI e separa a onda elétrica da voz da Estação que queremos ouvir. O Amplificador de Áudio amplifica a onda elétrica da voz, que é enviada ao Alto-Falante para ser transformada em onda sonora. E então, podemos ouvir do Alto-Falante a voz da Estação com que mantemos comunicação. Isso tudo acontece em milésimos de segundo.

2.3 Funcionamento básico das antenas

Um bom transceptor (transmissor e receptor) apenas será eficiente se sua antena também o for. Portanto, a antena é um dos componentes mais importantes de um transceptor. Para cada faixa de freqüência, MF, HF ou VHF devemos ter, sempre que possível, uma antena em separado.

As antenas, principalmente as transmissoras, têm uma relação direta do seu comprimento com o comprimento de onda da freqüência que está sendo transmitida, ou seja, quanto maior for a freqüência a ser transmitida, menor será o comprimento de onda e em conseqüência, o comprimento da antena.

Devido aos grandes comprimentos das antenas, principalmente para as baixas freqüências, é utilizado um circuito no último estágio do transmissor, entre o Amplificador Final e a Antena transmissora, chamado de Acoplador de Antena, cuja finalidade é compensar eletricamente o comprimento físico da antena, principalmente nas embarcações de pequeno porte, nas quais ficaria inviável a instalação de antenas muito compridas. Portanto, o uso do Acoplador de Antena permite a instalação de antenas de menor comprimento.

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Dúplex – quando a freqüência de transmissão e recepção são diferentes. A transmissão e a recepção poderão ser feitas ao mesmo tempo, ou seja, você pode falar e ouvir ao mesmo tempo a outra Estação.

Semi-dúplex – quando a freqüência de transmissão e recepção são diferentes, mas a transmissão e a recepção não podem ser feitas ao mesmo tempo, ou seja, você só poderá ouvir a outra Estação quando terminar de falar.

2.5 Operação do equipamento VHF: características, possibilidades e canais especiais

O transceptor de radiotelefonia marítima, na faixa de freqüências de VHF, é comumente chamado a bordo apenas de “VHF”. A faixa de freqüências do VHF vai de 156,025 MHz até 162,025 MHz, distribuídos em 88 canais, mas a quantidade de canais disponíveis dependerá do modelo de VHF que estiver instalado a bordo. Há modelos de 6 até 88 canais. A potência média dos VHF é de 25 W (vinte e cinco Watts).

A faixa de freqüências do VHF não se reflete na camada da ionosfera terrestre, por isso a comunicação é feita com uma onda-rádio direta. Devido à curvatura da Terra, o alcance do VHF dependerá da altura das antenas transmissora e receptora: quanto mais altas, maior será o alcance. Na prática, temos um alcance máximo em torno de 50 milhas náuticas. Dependendo de obstáculos entre a antena transmissora e receptora, poderá não haver comunicação entre as Estações, mesmo se elas estiverem a uma distância menor que 50 milhas náuticas.

O VHF pode ser usado para:

• comunicações entre embarcações;
• comunicações entre uma embarcação e uma Estação Costeira;
• comunicações entre uma embarcação e um telefone, por meio de uma Estação Costeira;
• transmissão e recepção de mensagens de Socorro (mensagens acerca da segurança da vida humana no mar, ou seja, de pessoas que estejam correndo risco de vida).

Canais Simplex e Dúplex

O VHF possui Canais Simplex e Dúplex. Os Canais Dúplex devem ser apenas utilizados para comunicações entre embarcações e Estações Costeiras, já os Canais Simplex tanto podem ser utilizados para comunicações entre embarcações, como para comunicações entre embarcações e Estações Costeiras. Portanto, use apenas Canais Simplex para comunicações entre embarcações.

Exemplos de Canais Simplex: 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 73, 74, 77.

Exemplos de Canais Dúplex: 1, 2, 3, 4, 5, 7, 18, 19, 20, 25, 26, 88.