Sumário. Telecomunicações I

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2 Sumário 1 INTRODUÇÃO ONDAS... 4 ONDAS QUANTO À ORIGEM... 4 ONDAS QUANTO À DIREÇÃO DE OSCILAÇÃO... 5 ONDAS QUANTO AO TIPO DE ENERGIA TRANSMITIDA... 7 CARACTERÍSTICAS DAS ONDAS PROPAGAÇÃO DAS ONDAS ELETROMAGNÉTICAS A GERAÇÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS PROPAGAÇÃO DAS ONDAS DE RÁDIO ONDA TERRESTRE OU SUPERFICIAL CELESTE OU IONOSFÉRICA ONDA EM VISADA DIRETA Microondas LINHA DE TRANSMISSÃO ANTENAS GANHO DE UMA ANTENA POLARIDADE DA RADIAÇÃO ANTENA DE QUARTO DE ONDA ( /4) DIPOLO DOBRADO ANTENA UDA YAGI ANTENA LOG PERIÓDICA ANTENA PARABÓLICA MODULAÇÃO MODULAÇÃO EM FREQUÊCIA (FM) LARGURA DE FAIXA DO SINAL FM RECEPTORES

3 1 INTRODUÇÃO Comunicação é a propagação da informação. Ela é uma necessidade humana e está presente em todas as atividades que o homem desenvolve. Para que ocorra a comunicação são essenciais os seguintes elementos: Meio ou Canal TX Informação RX Código Comum Transmissor (TX) É o elemento que emite a informação. Receptor (RX) É o elemento que recebe a informação. Meio ou Canal É o meio por onda a informação se propaga. Código Comum É a linguagem utilizada na transmissão da informação. Informação É o objeto da comunicação. Telecomunicação é a comunicação realizada acima do alcance da voz. Para efetuar uma telecomunicação (Tele = Distante) a informação deve mudar a sua forma de energia. Por exemplo, a onda sonora (voz) é convertida em um sinal elétrico antes da transmissão. Sistema de Telecomunicação É o equipamento eletroeletrônico destinado a realizar comunicação em longas distâncias. Os sistemas de telecomunicações são classificados, quanto ao modo operacional, em: Simplex É aquele em que a informação propaga-se em um único sentido, do TX para o RX. Este modo é utilizado nos sistemas de Radio e de Televisão. Este modo permite uma rápida e continua expansão, bastando o usuário adquirir um receptor que estará inserido no sistema. Semi Duplex ou Half Duplex É aquele em que a informação propaga-se nos dois sentidos, nunca ao mesmo tempo, necessitando de um dispositivo que defina o sentido, isto é realizado através do botão PPT (Push to Talk), existente nos transceptores que compõem o sistema. Duplex ou Full Duplex É aquele em que a informação propaga-se em ambos os sentidos, simultaneamente. 3

4 2 - ONDAS Podemos classificar as ondas quanto à: Origem Direção da oscilação Tipo de energia transportada. ONDAS QUANTO À ORIGEM Quanto à origem uma onda pode ser classificada em onda mecânica e onda eletromagnética. Ondas mecânicas - são as ondas produzidas por uma perturbação num meio material, como, por exemplo, uma onda na água, a vibração de uma corda de violão, a voz de uma pessoa, etc. Ondas eletromagnéticas - são produzidas por variação de um campo elétrico e um campo magnético, tais como as ondas de rádio, de televisão, as microondas e outras mais. 4

5 As ondas eletromagnéticas não precisam de um meio de propagação, logo podem propagar-se no vácuo. As ondas mecânicas não têm essa possibilidade. ONDAS QUANTO À DIREÇÃO DE OSCILAÇÃO Outra classificação de onda é em relação à direção de oscilação, comparada coma direção de propagação. Considere, por exemplo, uma corda segurada por duas pessoas nas extremidades. A pessoa na extremidade da esquerda levanta e abaixa a corda rapidamente. Forma-se, então, um pulso de onda. Após alguns instantes, o pulso terá se propagado e teremos a situação seguinte: Note que o pulso de onda está se propagando na horizontal da esquerda para a direita, enquanto os pontos da corda, os perturbados pelo pulso, oscilam para cima e para baixo. Com isso, a direção de oscilação (vertical) é perpendicular à direção de propagação (horizontal). A onda será chamada de onda transversal. Podemos obter uma onda transversal usando uma mola helicoidal. 5

6 Entretanto, os exemplos mais significativos de ondas transversais são as ondas eletromagnéticas (todas), que serão estudadas mais adiante. Considere agora uma pessoa falando. O som da voz da pessoa se propaga no espaço em todas as direções, afastando-se da fonte, como indicado no desenho. O som, transmitindo-se no ar, produz compressões e rarefações. De acordo com a seqüência sonora emitida pela pessoa, podemos ter camadas de ar mais comprimidas ou menos comprimidas, conforme está representado na figura como regiões claras e regiões escuras. Podemos fazer o diagrama de oscilação num certo instante: Veja a figura abaixo para ter uma visão complementar desse fenômeno. 6

7 Outro exemplo interessante pode ser obtido com uma mola helicoidal: ONDAS QUANTO AO TIPO DE ENERGIA TRANSMITIDA Quanto ao tipo de energia transmitida pela onda, podemos classificá-la em ondas sonoras, ondas luminosas, ondas térmicas, etc. Para que ocorra a comunicação em distâncias superiores ao alcance da voz, a informação deve mudar de forma de energia, de mecânica em elétrica e de elétrica em eletromagnética. CARACTERÍSTICAS DAS ONDAS. Frequência é uma grandeza física associada a movimentos de característica ondulatória que indica o número de ocorrências (ciclos, oscilações) por unidade de tempo. O tempo necessário para executar uma oscilação é o Período. F=1/T F(Hz)- Frequência em Hertz T(s)- Tempo em Segundo Uma revolução ou ocorrência por segundo corresponde assim a 1 Hertz. 7

8 Comprimento de Onda é a distância que o sinal percorre ao descrever um ciclo. λ = Comprimento de Onda. Υ = Amplitude de Onda. O comprimento de onda λ tem uma relação inversa com a frequência f, a velocidade de repetição de qualquer fenômeno periódico. O comprimento de onda é igual à velocidade da onda dividida pela frequência da onda. Quando se lida com radiação eletromagnética no vácuo, essa velocidade é igual à velocidade da luz 'c ', para sinais (ondas) no ar,essa velocidade é a velocidade a que a onda desloca-se. Esta relação é dada por: onde: λ = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda eletromagnética; C = velocidade da luz no vácuo = km/s = m/s ou c = velocidade do som no ar = 340 m/s f = frequência da onda 1/s = Hz. A velocidade de uma onda pode, portanto ser calculada com a seguinte fórmula: v = velocidade da onda. λ = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda eletromagnética. T é o período da onda. O inverso do período, 1/T, é chamado de frequência da onda, ou frequência de onda: F=1/T Que é o número de ciclos (repetições) por segundo executados pela onda. É medida em Hertz (ciclos/segundo). Para caracterizar uma onda, portanto, é necessário conhecer apenas dois de seus parâmetros: a velocidade e o comprimento de onda ou a frequência e a velocidade, já que o terceiro parâmetro pode ser determinado utilizando-se da equação acima. Quando ondas de luz (e outras ondas eletromagnéticas) entram num dado meio, o seu comprimento de onda é reduzido por um fator igual ao índice de refração n do meio, mas a frequência permanece inalterada. O comprimento de onda no meio, λ é dado por: onde: λ 0 é o comprimento de onda da onda no vácuo. c) ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO A palavra espectro (do latim "spectrum", que significa fantasma ou aparição) foi usada por Isaac Newton, no século XVII, para descrever a faixa de cores que apareceu quando numa experiência a luz do Sol atravessou um prisma de vidro em sua trajetória. 8

9 Atualmente chama-se espectro eletromagnético ao conjunto de faixas de frequências utilizadas nas Telecomunicações. Faixa Nomenclatura Frequência ELF Extremely Low Frequency 3Hz to 30Hz SLF Super Low Frequency 30Hz to 300Hz ULF Ultra Low Frequency 300Hz to 3000Hz VLF Very Low Frequency 3kHz to 30kHz LF Low Frequency 30kHz to 300kHz MF Medium Frequency 300kHz to 3000kHz HF High Frequency 3MHz to 30MHz VHF Very High Frequency 30MHz to 300MHz UHF Ultra High Frequency 300MHz to 3000MHz SHF Super High Frequency 3GHz to 30GHz EHF Extremely High Frequency 30GHz to 300GHz Banda de microondas L S C X Ku K Ka Frequência 1-2 GHz 2-4 GHz 4-8 GHz 8-12 GHz GHz GHz GHz 3 - PROPAGAÇÃO DAS ONDAS ELETROMAGNÉTICAS É importante tomarmos consciência de como estamos imersos em ondas eletromagnéticas. Iniciando pelo Sol, a maior e mais importante fonte para os seres terrestres, cuja vida depende do calor e da luz recebidos através de ondas eletromagnéticas. Além de outras, recebemos também: a radiação eletromagnética emitida, por átomos de hidrogênio neutro que povoam o espaço interestelar da nossa galáxia; as emissões na faixa de radiofreqüências dos "quasares" (objetos ópticos que se encontram a enormes distâncias de nós, muito além de nossa galáxia, e que produzem enorme quantidade de energia); pulsos intensos de radiação dos "pulsares" (estrelas pequenas cuja densidade média é em torno de 10 trilhões de vezes a densidade média do Sol). 9

10 Há ainda as fontes terrestres de radiação eletromagnética: as estações de rádio e de TV, o sistema de telecomunicações à base de microondas, lâmpadas artificiais, corpos aquecidos e muitas outras. 4 - A GERAÇÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS Imagine uma antena de uma estação de rádio: 10

11 Na extremidade da antena existe um fio ligado pelo seu centro a uma fonte alternada (que inverte o sentido a intervalos de tempo determinados). Num certo instante, teremos a corrente num sentido e, depois de alguns instantes, a corrente no outro sentido. A velocidade de propagação de uma onda eletromagnética depende do meio em que ela se propaga no vácuo, a onda eletromagnética propaga-se à velocidade da luz: Podemos resumir as características das ondas eletromagnéticas no seguinte: São formadas por campos elétricos e campos magnéticos variáveis. O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético. São ondas transversais (os campos são perpendiculares à direção de propagação). Propagam-se no vácuo com a velocidade "c". Podem propagar-se num meio material com velocidade menor que a obtida no vácuo. Com isto, o campo elétrico ao redor do fio em um certo instante estará apontando num sentido e, depois, no sentido contrário. Esse campo elétrico variável (E) irá gerar um campo magnético (B), que será também variável. Por sua vez, esse campo magnético irá gerar um campo elétrico. E assim por diante... Cada campo varia e gera outro campo que, por ser variável, gera outro campo: e está criada a perturbação eletromagnética que se propaga através do espaço, constituída pelos dois campos em recíprocas induções. Note que o campo elétrico é perpendicular à direção de propagação e o campo magnético também, o que comprova que a onda eletromagnética é uma onda transversal. 11

12 Além disso, o campo elétrico é perpendicular ao campo magnético, o que podemos verificar facilmente: quando um fio é percorrido por cargas em movimento, o campo elétrico num ponto próximo ao fio pertence ao plano do fio, enquanto o campo magnético está saindo ou entrando neste plano. 5 - PROPAGAÇÃO DAS ONDAS DE RÁDIO As "Ondas de rádio" é a denominação dada às ondas desde freqüências muito pequenas, até Hz, acima da qual estão os raios infravermelhos. ONDA TERRESTRE OU SUPERFICIAL As ondas de rádio com frequências até a faixa de MF propagam-se em contato com a superfície terrestre. Por isso, se alcance é afetado pelo tipo de solo, pelas condições ambientais, pelo relevo e pela vegetação. CELESTE OU IONOSFÉRICA As ondas de rádio, na faixa de HF, de 10 4 Hz a 10 7 Hz, têm comprimento de onda grande, o que permite que elas sejam refletidas pelas camadas ionizadas da atmosfera superior (ionosfera). Estas ondas, além disso, têm a capacidade de contornar obstáculos como árvores, edifícios, de modo que é relativamente fácil captá-las num aparelho rádio-receptor. 12

13 ONDA EM VISADA DIRETA As ondas eletromagnéticas com frequências superiores a 3x10 7 Hz (50 MHz) propagam-se em linha reta, por isso, as antenas dos sistemas de comunicação que operam acima daquela frequência devem estar contidas em uma mesma linha de visada(uma deve ver a outra). As faixas que operam em visada direta são: VHF : very high frequency (54 MHz à 216 MHZ è canal 2 à 13) UHF : ultra-high frequency (470 MHz à 890 MHz è canal 14 à 83) SHF : super-high frequency EHF : extremely high frequency As ondas dessas faixas não são refletidas pela ionosfera, de modo que para estas ondas serem captadas a distâncias superiores a 50 km é necessário o uso de estações repetidoras. Microondas Genericamente, as ondas das faixas de SHF E de EHF são chamadas de microondas. As microondas são muito utilizadas em telecomunicações. As ligações de telefone e programas de TV recebidos "via satélite" de outros países são feitas com o emprego de microondas. 13

14 As microondas também podem ser utilizadas para funcionamento de um radar. Uma fonte emite uma radiação que atinge um objeto e volta para o ponto onde a onda foi emitida. De acordo com a direção em que a radiação volta pode ser descoberta a localização do objeto que refletiu a onda. 6 LINHA DE TRANSMISSÃO LINHAS DE TRANSMISSÃO são dispositivos utilizados para transportar a energia elétrica ou a onda eletromagnética do gerador até a carga. IMPEDÂNCIA DE ENTRADA é a razão da voltagem e a corrente na extremidade de entrada de uma linha de transmissão. IMPEDÂNCIA DE SAÍDA é a razão da voltagem para a corrente na extremidade de saída da linha de transmissão. LINHAS ABERTAS DE DOIS FIOS são linhas paralelas e têm usos como linhas de força, linhas de telefones rurais e linhas de telégrafo. Esse tipo de linha tem altas perdas de energia e está sujeita a captação de ruídos. TERMINAIS GÊMEOS têm linhas paralelas e são mais utilizados para conectar televisores às suas antenas. 14

15 Um PAR TRANÇADO consiste de dois fios isolados, trançados entre si. Essa linha tem alta perda de isolação. Um PAR BLINDADO tem condutores paralelos separados por um dielétrico sólido e cercado por um tubo de cobre trançado. Os condutores são isolados em relação à terra. CABO COAXIAL RÍGIDO contém condutores concêntricos isolados entre si por espaçadores. Algumas linhas coaxiais rígidas são pressurizadas com um gás inerte para evitar a penetração de umidade. Perdas de alta-freqüência são menores do que em outros tipos de linhas. CABO COAXIAL FLEXÍVEL consiste de um condutor interno flexível e um condutor externo concêntrico, de malha metálica. Os dois são separados por um material isolante contínuo. GUIA DE ONDAS são tubos de metal, ocos, usados para transferir energia de um ponto para outro. A energia viaja mais lentamente em um condutor de ondas do que no espaço aberto. 15

16 PARÂMETROS DISTRIBUÍDOS são os efeitos reativos e resistivos provocados na linha, em função da passagem da corrente de alta frequência pela linha de transmissão. Um CAMPO ELETROMAGNÉTICO é formado ao longo da linha de transmissão quando a corrente flui através da linha. IMPEDÂNCIA CARACTERÍSTICA (Z 0 ) é a razão da tensão e a corrente em qualquer ponto ao longo da linha. Para a máxima transferência de potência elétrica, a impedância característica e a impedância de carga devem ser iguais. Uma linha de transmissão que não é terminada em sua impedância característica é chamada de LINHA FINITA. COMPORTAMENTO DA LINHA DE TRANSMISSÃO DA LINHA, EM FUNÇÃO DA CARGA. Quando uma tensão continua é aplicada a uma linha com ABERTA (ZL = ), a tensão é refletida, sem qualquer mudança em polaridade, amplitude ou forma. A corrente também é refletida, com a mesma amplitude e forma, mas com a polaridade oposta. 16

17 Quando uma tensão continua é aplicada para uma linha em CURTO-CIRCUITO (ZL =0), a corrente é refletida de volta com a mesma amplitude e polaridade. A tensão é refletida com a mesma amplitude, mas com a polaridade invertida. Quando uma corrente alternada é aplicada a uma linha com ABERTA, a tensão é sempre refletida em fase com a onda incidente e a corrente é refletida fora de fase. Quando a corrente alternada é aplicada em uma linha em CURTO-CIRCUITO, a tensão é refletida em fase oposta, enquanto a corrente é refletida em fase. Uma linha NÃO-RESSONANTE não tem ONDAS ESTACIONÁRIAS de corrente e de tensão, por isso, pode ser considerada de comprimento infinito. Esse tipo de linha é terminada por uma impedância igual a sua impedância característica (ZL = ZO). Uma linha RESSONANTE tem ONDAS ESTACIONÁRIAS de corrente e tensão. Seu comprimento é finito e é terminada por uma impedância diferente da impedância característica da linha. Em uma linha ressonante de aberta, e em todos os pontos de máxima, a corrente é nula e a impedância é máxima. 17

18 Para cada tipo de TERMINAÇÃO para linhas de RF ocorre um efeito nas ondas estacionárias na linha. Uma linha de transmissão pode ser terminada em sua impedância característica, como uma linha aberta, ou em curto-circuito, ou em capacitância ou em indutância. 18

19 Sempre que a terminação em uma linha de transmissão NÃO for igual a Z 0, haverá reflexões na linha. A quantidade de voltagem refletida pode ser encontrada pelo uso da equação: Quando a terminação em uma linha de transmissão for IGUAL a Z 0, NÃO há voltagem refletida. A medição das ondas estacionárias em uma linha de transmissão fornece informações sobre as condições operacionais. Se NÃO HÁ ondas estacionárias, a terminação para aquela linha está correta e acontecerá a maior transferência de potência. A RAZÃO DE ONDA ESTACIONÁRIA é a medição da máxima voltagem (corrente) para a mínima voltagem (corrente) em uma linha de transmissão, e mede a perfeição da terminação da linha. Uma razão de 1:1 descreve uma linha terminada em sua impedância característica. SWR = ZL /Zo 7 ANTENAS Antenas são dispositivos passivos que transmitem ou recebem radiações eletromagnéticas. As formulações matemáticas de alguns parâmetros podem ser bastante complexas e, nesses casos, são dados apenas os resultados, evitando-se considerações mais profundas. É um tipo básico de antena, formado por dois condutores retilíneos, cada um de comprimento igual 1/4 do comprimento de onda da radiação a ser transmitida ou recebida (Figura A). Desde que a velocidade de propagação nos meios condutores é menor, na prática os comprimentos das antenas são cerca de 95% dos calculados pela fórmula anterior. A figura B dá uma idéia da variação e tensão e corrente (em valores absolutos) ao longo do dipolo. No centro a corrente é máxima e a tensão é mínima. Isso permite deduzir que o dipolo é equivalente a um circuito ressonante RLC série (Figura C). Na ressonância, as reatâncias indutiva e capacitiva se anulam e, portanto, a impedância é puramente resistiva. Para dipolos de meia onda, a impedância na freqüência de ressonância é aproximadamente 72 ohms (lembrar que impedância não significa necessariamente um resistor físico. Afinal os elementos são eletricamente separados. É uma característica que pode ser calculada). ANTENA ISOTROPICA 19

20 Uma antena isotrópica pode ser considerada um elemento puntiforme, cuja potência irradiada (ou recebida) é a mesma em todas as direções (P i da Figura 01 deste tópico). Na prática ela não existe. É apenas um modelo matemático para comparação com antenas reais. Pode ser simulada de forma aproximada por uma combinação de dipolos de meia onda. As antenas reais não são isotrópicas, isto é, a potência irradiada (ou recebida) varia de acordo com a orientação (é claro que se considera o aspecto tridimensional, isto é, no espaço. Algumas antenas práticas irradiam de forma aproximadamente uniforme em um determinado plano). GANHO DE UMA ANTENA O conceito de ganho de uma antena deve ser entendido de forma diferente do de um amplificador. Antenas são elementos passivos, não amplificam sinais. O ganho de uma antena expressa a relação com uma antena de referência. Seja o exemplo a seguir. A Figura acima dá a curva aproximada da potência irradiada por um dipolo de meia onda. Um vetor traçado do centro do dipolo até um ponto qualquer da curva representa a potência irradiada na direção do vetor. Assim, a potência máxima irradiada é dada pelo vetor P (ou o oposto de 180, na outra parte da curva). Considera-se agora uma antena isotrópica, na mesma posição do dipolo e alimentada com a mesma potência da linha de transmissão. Ela irradia uma potência máxima P i, que é a mesma para todas as direções. Então, o ganho do dipolo de meia onda tendo como referência a antena isotrópica é dado pela relação ente essas potências, expressa em decibéis: dbi = 10 log (P / P i ). É usado o símbolo dbi para o ganho, significando que é um valor em decibel em relação à referência de uma antena isotrópica. Uma antena isotrópica tem, portanto, ganho igual a 0 dbi. Um dipolo de meia onda apresenta um ganho de 2,14 dbi. Alguns fabricantes de antenas indicam o ganho tendo como referência o dipolo de meia onda. Assim, para efeito de comparação, é importante saber a referência, pois há uma diferença de 2,14 db entre as duas. 20

21 POLARIDADE DA RADIAÇÃO O ângulo que a antena faz com o plano horizontal determina a orientação dos campos elétrico e magnéticos irradiados, os quais são perpendiculares entre si. É um arranjo bastante utilizado em comunicação móvel, pois oferece um padrão onidirecional no plano horizontal. ANTENA DE QUARTO DE ONDA ( /4) O elemento excitador é um condutor vertical retilíneo de comprimento igual a 1/4 do comprimento de onda do sinal, que é conectado ao condutor central do cabo coaxial. Os elementos auxiliares (4 ou mais) fazem um plano de terra horizontal e as ondas refletidas interagem com a incidente, resultando em uma distribuição uniforme no plano horizontal. A impedância característica está na faixa de 36 ohms. Em algumas situações práticas, as hastes que formam o plano terra podem ser dispensadas quando um já existe, como o teto de um automóvel. Se o comprimento do elemento excitador da antena não é múltiplo de 1/4 do comprimento de onda do sinal, ela não será ressonante, ou seja, não terá o melhor desempenho. DIPOLO DOBRADO Conforme figura, pode ser considerado como dois dipolos de meia onda em paralelo. 21

22 Nessa situação, a impedância é multiplicada por 2 2 (4). Portanto, a impedância é Z = 4 x 72 = 288 ohms. Esse valor calculado é bastante próximo da impedância dos fios paralelos de 300 ohms e, por isso, o arranjo é bastante usado em sinais de VHF, como TV. Se fossem três dipolos, a impedância seria multiplicada por 2 3 (8). ANTENA UDA YAGI O nome foi dado em homenagem ao seu inventor, professor Hidetsugu Yagi que, junto com seu assistente Shintaro Uta, desenvolveu por volta de 1924 uma antena sensível e bastante direcional. É formada por um dipolo de meia onda como elemento excitador, um refletor e um ou mais diretores, conforme a figura abaixo. Na transmissão, a interação eletromagnética entre os elementos produz múltiplas irradiações do sinal, na direção dos diretores, com significativo ganho do total irradiado. Na recepção, a malha formada pelos diretores e refletor reforça o sinal. Devido à simetria e igualdade de impedâncias, não há corrente entre elementos e um suporte condutor pode ser usado. Apenas o dipolo deve ser isolado. A impedância é baixa, em geral menor que 50 ohms. Para aumentá-la, muitas vezes é usado um dipolo fechado conforme tópico anterior. Dependendo do número de diretores, o ganho pode ser alto. Valores típicos vão de 7 a 15 db. Conforme já mencionado, é bastante direcional. Na Figura 02, uma curva aproximada da potência de irradiação. Apresenta uma largura de banda estreita, o que pode ser vantajoso para algumas aplicações e limitante para outras. Embora possa ser usada para transmissão, não é adequada para altas potências devido ao efeito corona entre os elementos. 22

23 ANTENA LOG PERIÓDICA Não cabem aqui considerações matemáticas mais profundas. Apenas para esclarecimento, o nome é devido à variação periódica de alguns parâmetros com o logaritmo da freqüência. A figura dá a disposição de um conjunto com 5 elementos. São dipolos de comprimentos diferentes e com espaçamentos diferentes, interligados de forma alternada e com um loop no final. O arranjo confere uma vantagem importante: a ampla faixa de freqüências em que pode operar. Se, por exemplo, o receptor sintoniza um sinal de freqüência igual ou próxima à de ressonância do segundo dipolo (da esquerda para a direita), o primeiro atua como refletor e os outros como diretores. E de forma análoga para os demais dipolos. Pode-se assim dizer que o elemento excitador varia de acordo com a freqüência do sinal. Na prática, antenas Log-Periódicas podem ser construídas para operar em faixas de freqüências da ordem de 2:1 ou mesmo superiores. Ganhos da ordem de 6,5 a 10,5 dbi são comuns. Devido à elevada largura de banda, esse tipo é amplamente empregado na recepção de sinais de televisão aberta, evitando o uso de múltiplas antenas, conforme ocorrido até certa época. ANTENA PARABÓLICA Quando as freqüências chegam à faixa de microondas, isto é, com valores contados em gigahertz, o comportamento das antenas sofre influência de alguns fenômenos. As indutâncias e capacitâncias próprias dos condutores tornam-se significativas e, de forma simplificada, pode-se dizer que os sinais tendem mais a se refletirem nos condutores do que serem conduzidos pelos mesmos. A figura acima dá exemplo de uma antena tipo corneta para microondas. É um tipo de guia de ondas de formato cônico, fechado em uma extremidade. Os sinais captados pela corneta são levados ao circuito por um pino condutor conforme ilustrado na figura. Desde que as dimensões da corneta têm relação com o comprimento de onda, elas são pequenas e o ganho não é dos maiores. 23

24 Para contornar isso, usa-se um refletor parabólico, conforme arranjo da figura acima. A parábola é uma curva matemática que tem uma propriedade especial: todos os raios incidentes paralelos ao eixo são refletidos para o mesmo ponto, denominado foco da parábola. Portanto, uma corneta situada no foco recebe uma intensidade significativa de sinal, tanto maior quanto maiores as dimensões do refletor. O conjunto permite formar antenas com os maiores ganhos. Valores como 60 db ou maiores são possíveis. Isso é fundamental para a recepção de sinais de satélites, uma vez que as limitações do artefato impedem a transmissão com potências altas. 8 MODULAÇÃO Modulação : variação de um dos parâmetros de uma onda senoidal de alta frequência(portadora), de maneira linearmente proporcional ao valor instantâneo do sinal da informação que se quer transmitir(modulante). Portadora É a onda de alta frequência que transporta a informação após um processo de modulação. Sinal modulante É o sinal elétrico da informação a ser transmitida. Aonda senoidal tem três parâmetros : Amplitude, Freqüência e Fase, existem três formas básicas de modulação : Modulação em Amplitude (AM), Modulação em Freqüência( FM) e Modulação em fase (PM). AM Modulação em amplitude. 24

25 Conclusão : uma onda AM difere da portadora pura pelo fato de conter além da portadora duas raias laterais de mesmo nível = mvp/2, e com frequências simétricas em relação a frequência da portadora fp, tendo a raia lateral superior freqüência de fp+fm e a raia lateral inferior fp-fm. A figura seguinte mostra a forma de onda e o espectro para diversas taxas e freqüências de modulação. A curva em vermelho é uma curva imaginária chamada envoltória, que representa o valor de pico atingido pela onda AM em função do tempo e cuja forma é exatamente a do sinal modulante. Todo o raciocínio acima foi feito usando como sinal modulante é uma senóide, que espectralmente é uma raia e por isso cria duas raias laterais, imagens dela. Na pratica, o sinal modulante é quase sempre um sinal complexo, como voz, por exemplo. Todo sinal complexo é composto de uma serie de senóides ou seja, uma serie de raias que ocupam uma banda, basta aplicar o mesmo raciocínio para cada uma das raias individualmente. O sinal resultante AM será o somatório das partes, ou seja, o espectro do sinal AM é a imagem duplicada do espectro do sinal modulante, com duas bandas idênticas e simétricas em relação a portadora. A banda lateral superior (USB Upper Side Band) é a imagem exata do espectro do sinal modulante, enquanto que a banda lateral inferior (LSB Lower Side Band) é a imagem invertida do mesmo sinal, pois é o resultado de uma subtração entre a freqüência da portadora e as freqüências do sinal modulante. 25

26 AM-SSB-SC ou SSB Amplitude Modulada com banda lateral Única (Single Side Band) Como a informação contida nas duas bandas é exatamente a mesma, basta transmitir apenas uma delas, por meio de um filtro (ou outros meios), resultando numa transmissão chamada AM-SSB (Amplitude Modulation Single Side Band). Como a portadora não contém nenhuma informação, também pode ser eliminada (com uso de modulador de produto ou modulador balanceado), resultando em economia de potência no transmissor, e numa transmissão chamada AM-SSB-SC (Single Side Band-Suppressed Carrier), ou simplesmente SSB, podendo a banda ser a USB ou a LSB. É evidente que neste caso a portadora deverá ser reconstituída no receptor e na posição (frequência) exata para poder fazer a transposição espectral inversa, ou seja, demodular o sinal, recolocando-o na posição original no espectro. Por isso, o receptor SSB é mais complexo que um receptor AM que não precisa reconstituir a portadora, pois ela é transmitida junto com as bandas laterais. 26

27 A modulação AM portanto permite fazer uma transposição espectral da informação, mudando o seu espectro de baixas freqüências para freqüências maiores, em torno da freqüência da portadora. A demodulação consiste em fazer a transposição inversa, recolocando a informação na posição original no espectro: AM VSB Amplitude Modulada com Banda Lateral em Vestígio (Vestigial Side Band) Este sistema de modulação é utilizado para modular o vídeo nos sistemas de televisão analógicos. MODULAÇÃO EM FREQUÊCIA (FM) É impossível modular uma onda em freqüência (FM) sem provocar variações na sua fase, assim como não é possível modular uma onda em fase (PM) sem causar variações na sua freqüência, porque a freqüência é proporcional a derivada da fase. Por isso, FM e PM são chamadas modulações angulares. Muita gente confunde FM com PM, que apesar de certas semelhanças, são dois tipos de modulação bem diferentes. Na onda modulada em freqüência (FM), a frequência instantânea da portadora é linearmente proporcional ao valor instantâneo do sinal modulante. Portanto, uma onda FM sofre diretamente desvios de freqüência. Na onda modulada em fase (PM), a fase instantânea da portadora é linearmente proporcional ao valor instantâneo do sinal modulante. Portanto, a onda PM sofre diretamente desvios de fase. 27

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