Princípios de telecomunicações. Uma abordagem sobre os meios de transmissão. Prof. Dr.David David B.

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1 Princípios de telecomunicações Uma abordagem sobre os meios de transmissão. Prof. Dr.David David B. 1

2 Princípios de Telecomunicações FONTE RUÍDO DESTINO Sinal da mensagem transmissor Sinal transmitido canal Sinal recebido receptor Estimativa do sinal da mensagem 2

3 Sinal periódico Sinal digital Quanto maior o número n de harmônicas melhor se representa o sinal original. Seqüência de Pulsos Periódicos = Trem de Pulsos T 3

4 Princípios de telecomunicações Teoria da Informação: C = B log 2 ( 1 + SNR) ( Shannon ) Ao se projetar um canal de transmissão, dois parâmetros são de fundamental importância: a largura de faixa do sistema ( sua banda ) a relação sinal/ruído 4

5 Princípios de telecomunicações Origem do Nome Largura de Banda Terminologia da época do rádio: r AM, FM Espectro Eletromagnético tico dividido em diversas bandas e quanto mais larga a banda mais informações se pode transmitir Medida da quantidade de espectro ocupado por cada sinal 5

6 Princípios de telecomunicações Largura de banda Digital Medida da quantidade de informação transportada por cada sinal. Representada por bit/s = bps Quanto mais bit/s mais informações transmitidas. K bps (10 3 ), M bps (10 6 ), G bps (10 9 ), T bps ( ) 6

7 A presença a do Ruído RSR relação entre a potência do sinal e a potência do Ruído 7

8 Princípios de Telecomunicações Ruído. Sinal elétrico trico indesejado que se soma ao sinal transmitido. Sinal aleatório pois não se tem controle sobre a definição da forma do sinal. 8

9 Princípios de Telecomunicações Ruído Branco: i(t) Valor médio nulo t Corrente de ruído térmico Valor médio não nulo Potência de ruído térmico 9

10 Princípios de Telecomunicações Relação Sinal / Ruído A relação sinal/ruído corresponde à diferença entre a potência de sinal recebido e a potência de sinal indesejável, ruído inerente ao meio de transmissão. As RSR são definidas como relações de potências, jáj que para o ruído sós tem significado tratarmos com potências. 10

11 O CANAL DE VOZ BANDA 3100 Hz 11

12 CANAL de VOZ Faixa da telefonia Faixa de Freqüência da voz humana Hz 12

13 Princípios de telecomunicações Voz - Espectro Médio na Conversação Potências Relativas 1 0,1 0,01 Freqüência de voz, faixa de boa inteligibilidade Mulheres Homens 0,001 0, khz 13

14 Princípios de telecomunicações A voz comum corresponde a uma faixa de freqüências de cerca de 100 a Hertz. Resultados satisfatórios das componentes da voz podem ser obtidos por circuitos telefônicos, na faixa de 300 a 3400 Hz,. Esta banda de 3100 Hz foi adotada como o CANAL PADRÃO de FREQUÊNCIAS DE VOZ para transmissão da palavras. 14

15 Princípios de Telecomunicações Em telecomunicações utilizamos escalas logarítmicas para medir as relações entre potências de sinais elétricos em virtude das grandes variações existentes entre os sinais elétricos. Um canal pode apresentar uma atenuação ou ganho para o sinal. Potência do sinal de entrada circuito Potência do sinal de saída 15

16 Sistemas de Telecomunicações Decibel db Rui Marcelino Abril 2008 Engenharia Electrica e Electrónica - TIT 16

17 Sumário Decibel Decibel em potências Decibel em tensões e correntes dbm, dbw dbi, EIRP 2 Sistemas de Telecomunicações

18 Decibel O decibel (db) é bastante usado em Telecomunicações, pelo que a sua compreensão e entendimento reverte-se muito importante db não é nenhuma unidade de medição de uma grandeza eléctrica db corresponde a uma relação entre duas grandeza eléctricas, tais como Potência (Watts), Tensão (Volts), Corrente (Amper) ENTRADA SISTEMA SAÍDA 3 Sistemas de Telecomunicações

19 Decibel Consideremos um sistema com a correspondente entrada e saída. As entradas e saídas são caracterizadas com um determinado sinal que eventualmente possa ser medido seja em Watts, Volts, Amperes. O db permite comparar saídas com entradas e vice-versa Se a saída é maior que a entrada diz-se que existe um ganho (+) Se a saída é menor que a entrada diz-se que existe uma perda (-) ENTRADA SISTEMA SAÍDA Exemplos Ganhos: +3 db, +9 db Perdas: -3 db, - 20 db 4 Sistemas de Telecomunicações

20 Decibel em Potências Consideremos um sistema com entrada P 1 e saída P 2 db expressa a relação de P 2 /P 1 ou de P 1 /P 2 Valor em db = 10 log (P 2 /P 1 ) P 1 SISTEMA P 2 5 Sistemas de Telecomunicações

21 Decibel em Potências - Exemplos 2mW 4mW SISTEMA Qual o ganho em db? db=10 log (4/2) = 10 x = db 6 mw + 9 db? mw Qual a potência à saída? P2= 48 mw 6 Sistemas de Telecomunicações

22 Decibel 3 db corresponde a 2x 10 db corresponde 10x 6 db corresponde a 4x 20 db corresponde a 100x 9 db corresponde a 8x 30 db corresponde a 1000x Linear Ratio db Linear Ratio db Sistemas de Telecomunicações

23 Decibel - Exemplo 15 mw +7 db? mw 10 db = 10x 15 mw? mw +10 db -3 db A B -3 db= /2 P saída = 15x10/2=75 mw 10 Sistemas de Telecomunicações

24 dbm e dbw dbm e dbw são derivados do db e continuam a ser uma relação Os dbm e dbw correspondem a medidas de valores dbm é relacionado a 1 mw (mili-watt) dbw é relacionado a 1 W Valor (dbm) = 10 log P/(1 mw) Valor (dbw) = 10 log P/(1 W) 1 mw = 0 dbm 1 W = 0 dbw +30 dbm = 0 dbw = 1 W -30 dbw = 0 dbm = 1 mw 11 Sistemas de Telecomunicações

25 dbm e dbw - Exemplos 1 mw = 0 dbm 8 mw +23 db? dbm 1 W = 0 dbw? dbm -17 db 10 mw +30 dbm = 0 dbw = 1 W -30 dbw = 0 dbm = 1 mw 12 Sistemas de Telecomunicações

26 Resolver Numa linha é injetado um sinal de 100 mw e é medido na outra Ponta 25 mw. Qual a atenuação da linha? Pin Pout 26

27 Princípios de Telecomunicações Numa linha é injetado um sinal de 100 mw e é medido na outra Ponta 25 mw. Qual a atenuação da linha? Atenuação = 10 Log 10 P in / P out = 10 Log /25 = 6,02 db P in P out 1V 27

28 Princípios de Telecomunicações Num circuito amplificador o sinal de entrada é de 30 mw e o de Saída é de 4 W. Qual o ganho deste amplificador? Ganho = 10 log 10 P out / P in = 10 log / 30 = A 21,25 db 28

29 Princípios de Telecomunicações Transformar 9 mw em dbm Potência = 10 Log 10 9(mW) / 1 ( mw) Potência = 9,54 dbm Transformar 22 microwwatts em dbm Potência = 10 Log 10 0,022 (mw) / 1 (mw) Potência = - 16,57 ( dbm) 29

30 Princípios de Telecomunicações Os níveis n absolutos em dbm nunca podem ser somados ou subtraídos. 2 dbm + 3 dbm = 5 dbm O valor de potência de dbm só podem ser somado ou subtraído à db. Erro constante nas provas! 30

31 Princípios de Telecomunicações Calcular a diferença entre 110 dbm e 70 dbm em db 0 dbm - 70 dbm 40 db dbm 31

32 Princípios de Telecomunicações Calcule 44dBm 6 dbm 44 dbm = 10 4,4 = (mw) 6 dbm = 10 0,6 = 3,98 ( mw) Logo 44 dbm 6 dbm = , 98 = 25114,02 ( mw) 10 log 10 x= 44 log 10 x = 44/10 log 10 x = 4,4 10 4,4 = Log (mw) / 1 ( mw) = 43,99 dbm 32

33 Decibel em Tensões e Correntes = = = = R V R V 10log P P 10log G R V P R V P 13 Sistemas de Telecomunicações 2008 Podemos dizer que um ganho é: Ganhos/Perdas db = 20 log V 2 /V 1 Apenas se R1 = R2 Podemos dizer que um ganho é: Ganhos/Perdas db = 20 log V 2 /V 1 Apenas se R1 = R2 + = + = R R 10log V V 20log R R 10log V V 10log G R 33

34 dbi dbi é usado para quantificar o ganho de uma antena. É referente a uma antena isotrópica (que irradia igualmente em todas as direcções, ganho unitário em todas as direcções) Exemplo SMCANT-OOM10 EliteConnect 5GHz Wireless High Gain Antenna Wireless High Gain 10 dbi Omni-Directional Antenna 14 Sistemas de Telecomunicações

35 EIRP EIRP, Effective Isotropically radiated Power Pretende significa a quantidade de potência irradiada numa determinada direcção. A unidade de medida é dbw ou dbm pois trata-se de Potência. EIRP dbw = P t(dbw) + LL (db) + ganho da antena (dbi) P t(dbw) Potência à saída do emissor LL (db) Perdas de linha entre emissor e antena ganho da antena (dbi) Ganho da antena 15 Sistemas de Telecomunicações

36 EIRP - Exemplo Um emissor com uma potência de saída de 20 W, perdas de linha de 2,5 db e uma antena com um ganho de + 27 dbi. Qual o EIRP em dbw? Converter 20 W para dbw = +13 dbw EIRP dbw = +13 dbw +2,5 db + 27 db = + 37,5 dbw Um emissor com uma potência de saída de 500 mw, perdas de linha de 5,5 db e a antena tem um ganho de + 39 dbi. Qual o EIRP em dbm? Converter 20 W para dbm = +27 dbw EIRP dbm = +27 dbm - 5,5 db + 39 db = + 60,5 dbm 16 Sistemas de Telecomunicações

37 Referências 17 Sistemas de Telecomunicações

38 Referências - Roger L. Freeman, Fundamental of Telecommunications, 2 ed IEEE Press, (2005) [Apêndice C - Learning decibels and their applications] 18 Sistemas de Telecomunicações

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