Micro-ondas fazem parte das ondas de rádio no sentido técnico amplo. Compartilham campos eletromagnéticos, velocidade no vácuo, interação com materiais e transporte de energia e informação. Não são dois tipos sujeitos a leis físicas independentes.
1. Campos elétrico e magnético
Uma onda eletromagnética propagante é descrita pelos campos elétrico e magnético. Uma onda plana ideal no espaço livre é transversal, mas perto de antenas ou em estruturas guiadas as relações podem ser diferentes.
As fronteiras de micro-ondas variam conforme a convenção: cerca de 300 MHz–300 GHz ou um limite inferior de 1 GHz são usos encontrados. A lei física não muda abruptamente na fronteira de um nome.
2. Mesma velocidade no vácuo
No vácuo c = 299 792 458 m/s. Uma onda de 60 GHz não viaja mais depressa que uma de 100 MHz. Frequência e comprimento de onda se relacionam por λ = c/f.
| Frequência | Comprimento livre aproximado |
|---|---|
| 100 MHz | 3,00 m. |
| 900 MHz | 33,3 cm. |
| 2,4 GHz | 12,5 cm. |
| 60 GHz | 5,00 mm. |
Em materiais ou guias, diferencie velocidade de fase e de grupo. Não use c indiscriminadamente: considere meio e modo. Velocidade de fase superior a c não significa informação superluminal.
3. Reflexão, refração, difração e absorção
Os mecanismos seguem as mesmas leis, mas dependem de comprimento de onda, material, geometria, incidência e polarização. Não há uma reflexão exata universal de 99% para o cobre.
O tamanho elétrico de uma parede ou abertura é relativo ao comprimento de onda. As fases de vários percursos podem reforçar ou enfraquecer a recepção conforme a posição.
A redução da potência recebida com a distância no espaço livre também envolve espalhamento geométrico, não somente absorção. Separe obstrução, absorção e múltiplos percursos.
4. Energia e aquecimento por absorção
Potência é expressa em W e frequência em Hz. Frequência alta não implica automaticamente potência de transmissão alta. E = hf é a energia de um fóton, diferente da potência total do sinal.
Materiais com perdas podem absorver RF e aquecer. Potência, tempo, distribuição do campo e propriedades do material determinam o resultado. Equipamento de comunicação e de aquecimento na mesma frequência não têm necessariamente os mesmos efeitos.
Os cerca de 2,45 GHz comuns em fornos domésticos correspondem a aproximadamente 12,2 cm de onda livre. Não são a única frequência universal de ressonância da água; composição e temperatura alteram a absorção.
5. Informação por modulação
É possível variar amplitude, frequência, fase ou combinações para transmitir informação. FM em torno de 100 MHz e Wi-Fi de 2,4 GHz são exemplos, não os únicos métodos possíveis em cada faixa.
Taxa de dados depende de banda, relação sinal/ruído, modulação, codificação e recursos. Portadora de 2,4 GHz não significa 2,4 Gbit/s. Velocidade de propagação e quantidade de informação são grandezas distintas.
Atmosfera e ionosfera
A absorção molecular pelo oxigênio perto de 60 GHz não é o mesmo mecanismo da propagação HF ionosférica. Existe também absorção ionosférica, sem que sejam uma única linha de absorção molecular.
Chuva, gases, elevação e percurso alteram atenuação. Um único valor em dB/km não serve para todas as frequências e enlaces.
Comparações práticas
Dimensionamento de antena precisa de frequência e diagrama; alcance, de orçamento completo; velocidade de dados, de banda e qualidade. Avalie obstáculos pelos materiais e pela geometria.
A nomenclatura ITU-R V.431 e o modelo de gases P.676 ajudam a comparar sob condições definidas.
