Física da Transmissão entre Saltinho e a Serra de São Pedro

🌎 Curvatura da Terra

A Terra não é plana. Em uma distância de aproximadamente 41 quilômetros, a curvatura terrestre produz uma ocultação geométrica de cerca de 33 metros em relação a uma linha perfeitamente reta.

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Porém, esse efeito é amplamente compensado pela altitude da Serra de São Pedro, que se eleva aproximadamente 300 metros acima da região de Saltinho.

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Na prática, a própria serra "aparece" acima da curvatura terrestre, tornando a comunicação muito mais favorável do que ocorreria entre dois pontos de mesma altitude.

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Relevo e Obstáculos

O principal fator limitante não costuma ser a curvatura da Terra, mas sim:

• Morros intermediários;

• Vegetação densa;

• Construções;

• Torres;

• Árvores próximas às antenas​

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Mesmo pequenos obstáculos próximos à antena podem causar perdas significativas.​

Por isso, a instalação da antena em uma estrutura elevada melhora consideravelmente o desempenho do enlace.

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 Zona de Fresnel

Além da linha de visada direta, existe uma região invisível ao redor do feixe chamada Zona de Fresnel.

Para um enlace de 41 km em 923 MHz, a primeira Zona de Fresnel pode atingir dezenas de metros de raio próximo ao centro do percurso.

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Quando árvores, morros ou edificações invadem essa região, ocorrem:

• Reflexões;

• Difração;

• Atenuação do sinal;

• Perda de desempenho

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Por esse motivo, nem sempre enxergar o destino é suficiente para garantir o melhor enlace.

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Refração Atmosférica

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A atmosfera terrestre não possui densidade uniforme.​

Mudanças de temperatura, pressão e umidade fazem com que as ondas de rádio sofram pequenas curvaturas durante a propagação.

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Esse fenômeno, conhecido como refração atmosférica, normalmente aumenta ligeiramente o alcance dos sinais de rádio, permitindo que eles acompanhem a curvatura terrestre melhor do que a luz visível.

É por isso que os cálculos de rádio frequentemente utilizam o chamado fator "4/3 da Terra", que representa a curvatura efetiva observada pelas ondas eletromagnéticas.

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Dutos Troposféricos

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Em determinadas condições atmosféricas podem ocorrer os chamados dutos troposféricos.

Nessas situações, camadas da atmosfera funcionam como guias naturais para as ondas de rádio, permitindo alcances muito superiores aos normalmente esperados.

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Esse fenômeno é mais comum em:

• Madrugadas;

• Dias quentes seguidos por noites frias;

• Regiões costeiras;

• Situações de forte inversão térmica.

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Embora não seja necessário para um enlace de 41 km, ele pode aumentar significativamente o alcance em determinadas condições.

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Tecnologia LoRa

O protocolo LoRa foi desenvolvido justamente para operar com sinais extremamente fracos.

Dependendo da configuração utilizada, receptores LoRa podem decodificar sinais abaixo de:

-130 dBm

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Essa elevada sensibilidade permite que enlaces de dezenas de quilômetros sejam estabelecidos com potências relativamente baixas, especialmente quando são utilizadas antenas direcionais de alto ganho.

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 Conclusão

Do ponto de vista físico, um enlace entre Saltinho e a Serra de São Pedro é totalmente plausível.

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A combinação entre:

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• Distância de aproximadamente 41 km;

• Altitude elevada da Serra de São Pedro;

• Antena Yagi de 13 dBi;

• Frequência de 915 MHz;

• Elevação de 2° acima do horizonte;

• Tecnologia LoRa de alta sensibilidade;

cria condições favoráveis para a comunicação de longo alcance.

Nesse cenário, a curvatura da Terra não representa uma barreira significativa. O desempenho do enlace dependerá principalmente do relevo local, da desobstrução da Zona de Fresnel e das condições atmosféricas presentes no momento da transmissão.