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Propagação de Radio Waves sobre a Superfície da Terra. Ronald Siqueira Barbosa ABRA/2013 Grupo Ad-Hoc de Propagação. O Labirinto de Considerações 1 - A propagação da Onda Terrestre de Antenas muito menores que o comprimento de onda;
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Propagação de Radio Waves sobre a Superfície da Terra Ronald Siqueira Barbosa ABRA/2013 Grupo Ad-Hoc de Propagação
O Labirinto de Considerações 1 - A propagação da Onda Terrestre de Antenas muito menores que o comprimento de onda; 2 - A propagação da Onda Terrestre de Antenas verticais e horizontais com quaisquer configurações; 3 - A intensidade de campo da Onda Terrestre na superfície de uma terra plana de condutividade finita; e 4 - A intensidade de campo em distância curta e longa de uma antena de na superfície de uma terra esférica de condutividade finita.
Antena Monopolo Vertical 1 – Em terra plana com condutividade finita e constante (K. A. Norton); 2 - Em terra esférica com condutividade finita e constante (Van der Pol e Bremmer); 3 - Em terra plana com condutividade e permissividade variável em curta distância; 4 - Em terra esférica com condutividade e permissividade variável e longa distância.
Incerteza na estimação das constantes elétricas do solo As características elétricas da superfície da Terra estão na Recomendação ITU-P 527. A Recomendação ITU-P 832 fornece os mapas de condutividade das Administrações.
Histórico • 1909 – Sommerfeld obteve uma solução para um dipolo elétrico vertical sobre um plano interface entre um isolador e um condutor. • 1936 – Norton forneceu um método para calcular sobre terra plana. • 1937 a 1939 - Van der Pol and Bremmer publicou artigo para calcular intensidade de campo em pontos distantes sobre a superfície em uma terra esférica usando a série dos resíduos. • 1946 – Norton publicou de forma a ser utilizada em engenharia. Van Der Pol, B., and Bremmer, H.: 'The diffraction of electromagnetic waves from an electrical point source round a finitely conducting sphere', Philos. Mag. Ser. 7, 1937, 24, pp.141-176 and pp.825-864; 1938, 25, pp.817-834; and 1939, 26, pp.261-275. Norton, K. A.: 'The calculation of ground-wave field intensity over a finitely conducting spherical Earth', Proc. Inst. Radio Eng., 1941, 29, pp.623-639.
Terra Finitamente Condutora Plana • Equação de Sommerfeld Componentes do campo elétrico Ez e Eᵨ As expressões de campo tem uma função de Atenuação F = [1 - j(∏w) exp (-w) {erfc(jw)} ] Onde erfc é uma função erro complementar e w(u) e u(x) onde u² = 2/(єr - jx) x = σ/(wєo) = 1,8 x 10⁴ σ/f(MHz)
Terra Finitamente Condutora Plana Quando o transmissor e o receptor estão sobre a superfície da terra Hφ= E/Zo onde Zo = 120∏ Ω As componentes do campo elétrico Ez e Eᵨ são relacionados por: Ez / Eᵨ ≈ u = 1/(Kr ) onde Kr é uma constante dielétrica complexa que depende da frequência e das propriedades elétricas da terra. As componentes do campo elétrico promoverão um fator de atenuação composto pela combinação de ambos.
Terra Finitamente Condutora Plana Valores típicos de Kr , permissividade dielétrica complexa, para diferentes tipos de terrenos.
Gráficos de vários valores de constantes de solo para propagação de onda terrestre dados na Recomendação ITU-R P.368
Terra Finitamente Condutora Esférica A mais provável incerteza é a estimação das constantes elétricas do terreno e a condutividade do solo é a principal delas. O grau de penetração no terreno é dado pela expressão: δ = [2/ɯ(μ,μo,є,єo)]{[1 + (σ/ɯє,єo)²] – 1}*-½ Onde δ é o grau de penetração no terreno, ω=2πf, σ é a condutividade, μ0 é a permeabilidade do espaço livre, μr é a permeabilidade relativa, ε0é a permissividade do espaço livre, εré a permissividade relativa, segundo dados do Handbook sobre Propagação de Onda Terrestre é somente cerca de 25 cm em 1 MHz. Mas para um meio com terra seca é cerca de 25 m.
Terra Finitamente Condutora Esférica Para água do mar, a Recomendação ITU-R P.368 fornece predições para valores de condutividades típicos e baixos de 5000 and 1000 mS/m. A condutividade variará com ambos, a salinidade e com a temperatura da água do mar e para um valor mais preciso de predição, a condutividade esperada deve considerar a seguinte expressão, inclusive no programa GRWAVE: σ = 0,18C*0,93(1 + 0,02(T – 20)) S/m Onde: C é a salinidade em gramas de sal por litro e T é a temperatura (°C).
