Dúvida muito básica sobre atenuação em cabos e espaço livre

Pessoal, nunca prestei atenção nisso (questões mais teóricas), então não sei se estou entendendo certo: a atenuação em espaço livre é realmente menor do que em um cabo coaxial?

A atenuação em espaço livre em 1Km e frequência 5800MHz seria de 107,77dB (32,5 + 20*log1 + 20*log5800), certo?
Já a atenuação em um 1Km de cabo coaxial RGC213, segundo essa calculadora, seria de 986dB: http://afdatalink.com.br/calculadora.php

Isso quer dizer que o ar é melhor condutor que o cobre? Não faz sentido para mim... o que estou esquecendo (além de todas aulas de Física, hahaha)?

Agradeço a qualquer um que possa esclarecer e não querendo desmerecer os demais, mas vou marcar o mestre aqui para aumentar as chances de que ele responda: @rubem, hehehehe.

É que você está pensando no cobre como um condutor elétrico (passagem de elétrons) onde o tipo de material interfere na capacidade de condução elétrica. Materiais metálicos são melhores vias de passagem de elétrons do que não metais.

Quando falamos em radiofreqüência, estamos falando de eletromagnetismo e indutividade. Neste caso, estamos falando de uma força que é de natureza não material que se propaga muito melhor em meios não físicos (vácuo por exemplo é um ótimo condutor de RF). Ou seja, o vácuo oferece resistência 0 ao eletromagnetismo, enquanto meios materiais, densos e metálicos são resistivos ao eletromagnetismo. Por isso os refletores de antenas são metálicos.

Entretanto as próprias antenas são metálicas. Isso se deve ao fato de metais que são bons condutores elétricos (cobre, aluminio, etc) poderem ser induzidos pela onda eletromagnética, forçando uma corrente elétrica. Desde que tais metais sejam apropriadamente dimensionados conforme o tamanho da onda (pulso) eletromagnético.

Quando a onda de RF se transfere ao meio físico metálico, ela sai do campo eletro-óptico e passa a ser regida pelas leis da eletrodinâmica, inclusive da condutividade e resistividade dos materiais.

Então quando se fala em RF, que é uma força de natureza não material e no campo do magnetismo o ar é um melhor "propagante" pois é aberto, "vazio".

Esse é um dos motivos de que todas as transmissões em rádio e TV feitas a partir da terra ainda estão viajando pelo espaço desde a primeira transmissão, a velocidade da luz, sem perder intensidade.

Acredito que o ponto principal do fio ciaxial é a malha pois concentra e atua como escudo para não vazar do cabo. Então é possivel fazer cabos ocos para conduzir radiofrequência. Vamos trocar informações

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Citação:

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Postado originalmente por marcelorodrigues

Acredito que o ponto principal do fio ciaxial é a malha pois concentra e atua como escudo para não vazar do cabo. Então é possivel fazer cabos ocos para conduzir radiofrequência. Vamos trocar informações

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Malha é tão somente a blindagem para evitar a fuga de RF. Não adianta nada fazer um cabo oco. Ele tem de ser metalico mesmo, pois os rádios transceptores não reconhecem a onda de RF diretamente e nem emitem RF diretamente. Quem emite RF e recebe RF são as antenas, por meio de indução eletromagnetica. Então o cabo metálico tem sua função e não pode ser suprimido.

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Obrigado pela explicação, @sphreak, faz muito sentido para mim.

Então sistemas como HPNA e DOCSIS, mesmo com a frequência baixa (~800MHz) e menos atenuação por isso, trabalham com potências altíssimas ou amplificadores a cada no máximo uns 200 metros, certo? Caso contrário não vejo como ter sinal viável...

A dúvida sobre esse assunto surgiu depois que me veio à mente a ideia de usar rádios 2.4GHz ou 5GHz interligados por cabos coaxiais como uma forma de rede cabeada (uma ideia que poderia ser melhorada para ter uma solução intermediária entre UTP e fibra, mas com custo mais acessível que HPNA e DOCSIS). Mas com uma atenuação tão grande, parece não ser viável, já que exigiria rádios ou amplificadores a cada cerca de 100 metros e cabos muito caros.

Mas encontrei um relato de um indivíduo que fez algo parecido: http://mk-auth.com.br/forum/topics/r...ial-em-2-4-ghz

Acham que ele pode ter feito de alguma forma que a atenuação seja menor (a única que encontrei é usar cabos caros de baixa perda, como LMR1700), ou foi com repetição (amplificador ou rádio) a cada um curto intervalo de espaço?

Citação:

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Postado originalmente por TsouzaR

Obrigado pela explicação, @sphreak, faz muito sentido para mim.

Então sistemas como HPNA e DOCSIS, mesmo com a frequência baixa (~800MHz) e menos atenuação por isso, trabalham com potências altíssimas ou amplificadores a cada no máximo uns 200 metros, certo? Caso contrário não vejo como ter sinal viável...

A dúvida sobre esse assunto surgiu depois que me veio à mente a ideia de usar rádios 2.4GHz ou 5GHz interligados por cabos coaxiais como uma forma de rede cabeada (uma ideia que poderia ser melhorada para ter uma solução intermediária entre UTP e fibra, mas com custo mais acessível que HPNA e DOCSIS). Mas com uma atenuação tão grande, parece não ser viável, já que exigiria rádios ou amplificadores a cada cerca de 100 metros e cabos muito caros.

Mas encontrei um relato de um indivíduo que fez algo parecido: http://mk-auth.com.br/forum/topics/r...ial-em-2-4-ghz

Acham que ele pode ter feito de alguma forma que a atenuação seja menor (a única que encontrei é usar cabos caros de baixa perda, como LMR1700), ou foi com repetição (amplificador ou rádio) a cada um curto intervalo de espaço?

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realmente é possível. Mas teriam que fazer modems operando em 5.8ghz via coaxial.

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Para radio-frequencia o ar é um dos melhores condutores, acho que o vácuo é melhor ainda. O cabo coaxial comum, além de sua perdas naturais, existe, capacitância, indutância etc; já as guias de onda é como se fosse o vácuo, o cobre ou dutos externos são para que o sinal de RF " não vaze" mas precisa ter compressor para controlar a umidade, pressão interna etc. Atualmente com advento das modernas tecnologias, já não se usa mais conforme o tipo de aplicação.

E guia-ondas típico (Dutos furados) também tem perdas, precisam ter precisão quase nanometrica quando se trata de micro ondas, então um duto que expande ou retrai 0,1mm conforme a temperatura não é admissível, e no espaço, ou em drones pra alta altitude, não pode usar dutos comuns:
Anexo 65213

Eles são montados com 2 partes, com muito mais parafusos que o necessário (Caso ficasse só "na terra", entre 10 e 40°C), tudo pra evitar dilatação maior que 0,1mm, tipo:
Anexo 65214


(No caso do espaço, há variação de -150 a 150°C conforme a posição, não há ar ao redor pra trocar calor então só a radiação solar direta aquece, o problema é que quando aquece também não há ar trocando calor quando o sol some, fica quente por mais tempo, são meses de gelo e meses de calor conforme a excentricidade da órbita e a época do ano)

Sobre o ar conduzindo RF melhor que metais, é a mesma coisa com luz e com som, o ar conduz eles muito melhor.

(Sim, metal conduz som, atenua pra caramba mas conduz um pouco, por alguns centímetros conduz. Idem pra luz, uma chapa de poucos nanômetros de cobre deixa passar boa parte da luz, são só algumas camadas de átomos então não há atenuação suficiente)

Trata tudo como onda, começa no som, vai pra RF, pra micro-ondas, luz, e chega nos raios gama. O som é de natureza ondulatória mas não usa o espectro magnético, então só usando o espectro magnético temos:

Anexo 65215
ou
Anexo 65216

No caso do raio-x temos um caso interessante de uma faixa do espectro que passa por alguns obstáculos (Pele humana) mas não passa por outros (Ossos e metais em geral).

No caso dos raios gamma, geralmente passam metais leves (Alumínio e chumbo em chapas finas) e são retidos em outros mais pesados (Aço em chapas grossas), assim como RF medimos a atenuação em dB ou dBm, nesse espectro a atenuação pode ser medida em Sieverts. Tem o Roetgen, pra medir absorção (Dose absorvida ou exposição), mas o Sievert mede impacto da radiação, mede a dose em si, não só a parte absorvida ou o que foi emitido na fonte (Medivel em Bequerel), enfim, por isso os contadores Geiger usam o Sievert (milisievert) e não outras medidas, pro equipamento vale a dose atual, não o que é absorvível (Porque quanto cada material vai absorver depende, depende até da umidade nuns casos!) e menos ainda o que foi emitido na fonte (Assim como não importa se uma torre transmite a 20 ou a 200W, o que importa é que sinal chega na antena do cliente). Enfim, a atenuação pelos materiais é sempre medível, a água doce e pura atenua alguns lumens por metro, o ar puro e limpo atenua alguns dBm por metro e alguns milisieverts quando se fala de radiação.

Os metais via de regra atenuam menos o que tem natureza ondulatória mas atenuam tudo. E antes que diga "A luz não passa metais", vale lembrar que nossa definição de metais é só nominal, o vidro tem silício.

Se você pegar 2 moléculas de oxigênio e 1 de silício (Um metal), forma um dióxido de silício.
Se você pegar 2 moléculas de oxigênio e 1 de germânio (Um metal), forma um dioxido de germânio.

Se pegar esses 2 dióxidos e fundir, você forma algo que não é metal, é a fibra de vidro. Que... é um ótimo condutor de luz!
Só que a graça da fibra de vidro não é só ela conduzir, mas sim ter uma borda que reflete o que "tenta sair". A luz vai longe pra cacete dentro de uma lambda de fibra, sendo que essa fibra é feita com 2 metais e 1 gás, e os metais são 1/3 da composição!

Um lamdba de fibra ótica chega a 40km nuns casos, alimentada por um laser de 1W. Cara, 40km com 1W! 40km com 1W! Mas é uma condição bem específica de uso, numa frequência específica da luz, com a lambda encapada, e chegam no destino talvez 1% dos lumens na origem, mas o fato é que o sinal ainda é legível. E estamos falando de luz sobre um material feito com 2 metais.


RF via de regra não vai pelo meio de um condutor, onda alternada via de regra vai correndo por fora, faz mais ou menos isso:
Anexo 65217
(Lembra a luz por dentro da lambda de fibra ótica)

É o skin effect, ou efeito skin (Nunca ouvi traduzir pra "efeito pele" mas tem maluco pra tudo) nesse caso, mas não precisa ser cabo coaxial pra isso, cabo de rede trança os pares pra isso, e as fitas de 300 ohms pra TV também funcionam nesse princípio, porque o plástico entre os 2 fios mantém a distância entre eles constante, o efeito ondulatório da onda é mantido, se não tiver algo pra segurar a onda num lado ela vira uma antena.

Caso alguém não lembre mais o que eram as fitas de 300 ohms:
Anexo 65218


Em certas frequências baixas isso tem atenuação menor que cabos coaxiais! Por isso TV's usaram fitas muitas décadas antes de começar a usar cabos coaxiais. Cabo de telefone tipo FE60, FE80 e FE100 nasceram pra isso também, perfeitos pra ambiente urbano com sinais de 1MHz (AM) até 300MHz (TV) ao montes, o cabo não se comporta como antena nessas faixas, porque a distância entre os condutores é pequena (2mm?).

O que trafega de fato por DENTRO dos cabos são os elétrons, uma corrente elétrica polarizada de fato vai por DENTRO do condutor, mas RF vai por fora, por isso a alma de um cabo de rede não necessariamente precisa ser cobre puro, mas se for usar POE (Com carga elétrica polarizada, ou seja, 24VDC) aí sim precisa. RF corre por fora da alma, um miolo de alta pureza não faz muita diferença comparado a um de pureza meia-boca, tem misturas baratas que podem ser usadas, e na verdade os cabos só são baratos hoje justo porque já chegamos nos limites mínimos de qualidade e baixos custos, já fazemos só o mínimo possível pra ter qualidade, até porque se for pra ter atenuação zero precisa ter ouro por todo lado, e na verdade muito circuito integrado tem ouro e outros metais caríssimos no meio, são valores insignificantes tipo nanogramas, mas alguma trilha nalguns circuitos de alta frequência tem ouro:
Anexo 65219Anexo 65220


Enfim, metal atenua RF, os cabos de RF só conduzem RF porque tem dimensões específicas pra aproveitar o fenômeno ondulatório. Metal só deixa RF passar igual a luz, só passa se for sinal forte em metal fino, a regra é refletir (E antenas parabólicas e faróis refletores são muito similares, há um ponto emissor no meio de um foco, e um refletor geralmente metálico num lado, são iguais porque via de regra metal reflete ambos. No caso da luz, lembra de luz no metal, não na camada oxidada em cima do metal. Alumínio puro reflete luz aos montes, mas se expor no ar ele cria uma camada de oxido de alumínio menos reflexiva, mais fosca. Os metais refletem, mas sua camada externa oxidada na atmosfera do planeta terra não, mas tô falando do metal mesmo, não dos seus óxidos superficiais).

Devido às grandes atenuacoes a NET por exemplo leva fibra até a Rua rua e coaxial da rua até a residresidência do cliente, hpna trabalha na casa dos 50mhz portanto deve ter pouca atenuação nessa faixa em cabo coaxial
Ja o docsis não sei a faixa de o peracao