Na Fase 1 do TECER, um kit de TVWS pensado para enlaces de 10 a 15 km não passou de 400 metros no primeiro teste de campo. Esta página explica de onde vem o alcance de um enlace de rádio, quais fatores o reduzem e quais deles foram confirmados, ou não, nos testes do projeto.
Como se calcula o alcance?
Um enlace de rádio funciona como uma conta de soma e subtração, chamada de orçamento do enlace. O sinal sai do rádio transmissor com uma certa potência. Ao longo do caminho, ele ganha e perde força:
- Perde nos cabos e conectores entre o rádio e a antena.
- Ganha na antena transmissora, que concentra o sinal numa direção.
- Perde no caminho pelo ar. A perda cresce com a distância e também ao atravessar vegetação, relevo e construções.
- Ganha na antena receptora.
- Perde de novo nos cabos e conectores do lado receptor.
O que sobra precisa ficar acima da sensibilidade do receptor (o nível mínimo de sinal que ele consegue entender) e acima do ruído e das interferências da região. Ganhos e perdas são medidos em decibéis (dB). Cada 3 dB de perda corresponde a cerca de metade da potência; cada 10 dB, a um décimo.
Por isso, perdas que parecem pequenas em cada etapa, somadas, podem reduzir muito o alcance. Programas de simulação, como o Radio Mobile, fazem essa conta usando dados de relevo, mas partem do princípio de que cabos, conectores e antenas estão em boas condições.
Que fatores reduzem o alcance?
Depois do teste em Mosqueiro, a equipe técnica listou seis hipóteses. A tabela mostra o que cada uma afeta no orçamento do enlace e o que os testes seguintes revelaram.
| Fator | O que afeta | Situação ao fim da Fase 1 |
|---|---|---|
| Perda nos cabos coaxiais | Etapas 1 e 5 | Confirmada no laboratório da UFPA/LASSE |
| Oxidação nas conexões de RF | Etapas 1 e 5 | Encontrada ao abrir uma estação base; não estava entre as hipóteses iniciais |
| Altura e orientação das antenas | Etapas 2, 3 e 4 | Influência observada em campo; mudar a orientação alterou o alcance |
| Interferência de outros sinais | Ruído no receptor | Canais ocupados identificados na região; efeito não confirmado |
| Saturação do espectro | Ruído no receptor | Não confirmada pelos instrumentos usados |
| Incompatibilidade de chips ou erro de firmware | Funcionamento do próprio rádio | Sem resposta; exigiria testes que a equipe não tinha como fazer |
Cabos e conectores
Um cabo coaxial perde parte do sinal a cada metro. Essa perda cresce com a frequência e com a pior qualidade do material. Cabos confeccionados em campo, com conectores mal fixados, perdem mais. No laboratório, os cabos feitos em Mosqueiro perderam muito mais sinal do que os enviados pelo fabricante. O procedimento de medição está em Medir a perda de um cabo coaxial com o NanoVNA.
A oxidação tem efeito parecido. Uma conexão oxidada cria resistência e desajusta a passagem do sinal: parte dele se transforma em calor, parte volta em direção ao rádio. Ver Inspecionar e recuperar conexões de RF oxidadas.
Antenas
Antenas setoriais concentram o sinal numa faixa de direções. Fora dessa faixa, o ganho cai muito. Em Mosqueiro, a qualidade do sinal a 50 metros foi de 80% com as antenas de frente, 60% com a antena receptora de lado e 35% com ela virada para trás. Quando as antenas foram reorientadas para o interior da ilha, o alcance passou de 200 para 400 metros.
A altura também importa: quanto mais alta a antena, menos obstáculos há no caminho do sinal, mesmo em enlaces sem LOS, a visada direta.
Sinal forte demais
O problema oposto também acontece. Em enlaces muito curtos, o sinal pode chegar forte demais e saturar o receptor. Em Tururi, um enlace de 450 metros só ficou estável depois da instalação de um atenuador, uma peça que reduz a força do sinal numa quantidade conhecida.
O que ficou em aberto?
Corrigir cabos e conexões melhorou os resultados, mas não resolveu todos os casos. Nos testes da UFPA, dois de quatro pontos no Parque de Ciência e Tecnologia Guamá continuaram instáveis. Em Tururi, todos os pontos atendidos por uma das antenas da estação base falharam. As hipóteses de interferência, de incompatibilidade de componentes e de firmware seguem sem confirmação.
A lição de método é a mesma em todos os casos: medir uma parte do caminho de cada vez, antes de atribuir o problema à tecnologia como um todo.
Fontes
- Fatos do projeto: diário de bordo da Fase 1, Instituto Nupef, 2024 (documento interno).