Comunicação da informação a longas distâncias

Transcrição

1 Comunicação da informação a longas distâncias

2 População mundial versus sistema de comunicação

3 Comunicação, informação e mensagem Comunicação - é o ato de enviar informação, mensagens, sinais de um local para outro; comunicar. Informação - é um conjunto de dados recebidos pelo homem, por intermédio dos seus sentidos, ou por uma máquina; conjunto de dados que podem ser transmitidos por um sinal ou uma combinação de sinais; Mensagem - é a sequência ordenada de símbolos no âmbito de um processo de comunicação;

4 Formas de comunicação Comunicação áudio: conversação, tambores, telefone Comunicação visual: gestos, escrita, fotografia, televisão, padrões de luz Comunicação de dados: telegrafia, telecomandos, redes de computadores

5 Quanto à distância que separa o transmissor do recetor pode classificar-se a comunicação em: Comunicação a curta distância. Comunicação a longa distância ou telecomunicação.

6 Limitações para a comunicação por ondas sonoras: I. Elevada absorção no ar II. Carece de um meio material para se propagarem. Qual a alternativa? Comunicação com ondas eletromagnéticas ondas rádio

7 Em meados do século XIX já estavam bem estudadas as interações entre cargas elétricas e entre correntes. Faraday tinha mostrado que os campos magnéticos variáveis podem originar campos elétricos. James Clerk Maxwell, baseado na ideia de que há simetria nas leis da Natureza, sugeriu a hipótese inversa: campos elétricos variáveis originam campos magnéticos. Maxwell, em 1864, reuniu todo o conhecimento sobre fenómenos elétricos e magnéticos num conjunto de quatro equações - equações de Maxwell

8 Em 1887, Heinrich Hertz verificou que sempre que a bobina era percorrida por corrente elétrica produziam-se descargas entre as esferas. Verificou também que ocorriam outras descargas num anel metálico, colocado a uma certa distância das esferas. Hertz tinha descoberto a forma de produzir artificialmente ondas rádio. Mais tarde, Guglielmo Marconi descobriu uma forma de enviar ondas sonoras através das ondas rádio. Em 1901, Marconi conseguiu fazer a primeira transmissão transatlântica.

9 Utilização das ondas eletromagnéticas i. Televisão ii. Rádio iii. Telefone iv. Internet sem fios v. Comandos de televisão vi. Comandos de garagem vii. Carros telecomandados As descobertas de Hertz e Marconi revolucionaram a vida da humanidade!

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11 A rádio, a televisão e a Internet, são meios muito úteis de comunicação a longas distâncias mas não foram imaginados por Maxwell, Hertz, Marconi e outros, mas resultaram do trabalho destes cientistas. No início, a comunicação por ondas eletromagnéticas processava-se em código Morse que já se usava no telégrafo por fios.

12 Como se processa a Transmissão de Informação: I. É necessário converter os sinais de som ou de imagem em sinais elétricos. Durante a transmissão há: I. Perdas energéticas, que se traduzem na atenuação do sinal, à medida que a distância é percorrida. É necessário haver amplificação do sinal no decorrer da transmissão e no recetor. II. Distorções quando o sinal é alterado por respostas imperfeitas do sistema de transmissão. III. Interferências quando há sobreposição de sinais estranhos emitidos por outras fontes no mesmo domínio de frequências. IV. Ruído quando surgem sinais ocasionais e imprevisíveis, produzidos interna ou externamente ao sistema, deformando a mensagem original.

13 Como resolver estes problemas? Conversão dos sinais analógicos em sinais digitais Tipos de sinais elétricos: Analógicos ou contínuos Variam no tempo de uma forma contínua. Digitais ou discretos Não varia no tempo de forma contínua. Só pode ter dois tipos de valores: Zeros e Uns. Porque se convertem sinais analógicos em sinais digitais? Porque os sinais são fielmente transmitidos, sem ruídos e sem distorções.

14 As informações transportadas em sinais elétricos podem ser processadas imediatamente ou podem ser armazenadas. Há dois processos de codificar informações: O processo tradicional é chamado analógico. O processo moderno é chamado digital.

15 Características de um sistema de comunicação Parâmetros que caracterizam o desempenho: I. volume de informação (quantidade de informação) II. rapidez (velocidade a que mensagem se propaga) III. alcance (distância entre emissor e recetor) Atualmente, os parâmetros mais relevantes são: I. taxa de transmissão (bits/s) II. confiança e segurança, custo por unidade de informação (bit) e adequação A taxa de transmissão máxima determina as características físicas dos equipamentos e as técnicas usadas na transmissão e na receção da informação.

16 Vantagens da informação digital sobre a analógica: Os sinais digitais são menos sensíveis a ruídos (sinais que não correspondem à informação e que se devem a deficiente funcionamento dos aparelhos ou interferências, isto é, sobreposição de sinais). Na transmissão de um sinal digital conserva-se a forma exata do sinal ao contrário da transmissão de um sinal analógico. Em ambos os casos há atenuação do sinal (perda em amplitude), mas os amplificadores resolvem esse problema. Na amplificação do sinal digital o ruído não é amplificado. Os sinais digitais são mais facilmente encriptados (isto é, codificados), o que é essencial quando se enviam dados confidenciais pela Internet.

17 Há duas formas de carregar a informação na onda eletromagnética portadora: Por modulação em amplitude Por modelação em frequência Modulação - é a alteração das características da onda portadora (onda eletromagnética de alta frequência) por adição de uma onda de baixa frequência que contém a informação a transmitir. À onda obtida chama-se onda modulada.

18 Modulação em amplitude AM: O sinal da onda portadora e o sinal com a informação combinam-se dando origem a um sinal modulado que é encaminhado para uma antena. A informação não está contida na onda mas sim nas variações da sua amplitude. Transmissão da Informação: Para se poder enviar a grandes distâncias sons ou imagens é necessário haver uma onda portadora de elevada frequência. A onda portadora é a onda que transporta a informação.

19 Modulação em Amplitude

20 Modulação em frequência - FM: A modulação em frequência consiste em fazer variar a frequência da onda portadora de acordo com as características do sinal a enviar. A informação não está contida na onda mas sim nas variações da sua frequência. A modulação em FM é utilizada nas emissões de rádio, televisão e telefones móveis. A qualidade do sinal FM é muito melhor que o AM.

21 Modulação em Frequência

22 Modulação

23 Exercício de aplicação Pretende-se carregar a informação contida nas ondas B e C, na onda portadora A a) Que diferença há entre as ondas B e C? b) Identifique as ondas moduladas em AM e em FM. c) Qual é a onda modulada em AM correspondente a C? Justifique.

24 Vantagens e desvantagens dos dois processos de modelação

25 No transmissor O microfone converte o sinal sonoro num sinal elétrico. Este sinal é amplificado no amplificador. O oscilador RF produz uma corrente alternada de elevada frequência necessária para produzir ondas rádio (ondas portadoras). Uma onda portadora não modulada não transmite informação é necessária uma modulação. Pode ser modelada em amplitude ou modulada em frequência. A onda portadora modulada é amplificada e transmitida através de antenas transmissoras. No recetor A antena do recetor deteta as ondas rádio moduladas e as suas frequências. Esta onda é desmodulada isto é, o sinal elétrico e a onda rádio são separados. O altifalante transforma os sinais elétricos em vibrações sonoras, que são amplificadas.

26 Características das ondas de radio AM e FM Modulação em amplitude (AM) O sinal é modulado em amplitude; Têm grande alcance; Frequências mais baixas que a modulação em FM logo maior comprimento de onda; Difratam-se contornando facilmente os obstáculos; Refletem-se na atmosfera, na ionosfera e na superfície terrestre sucessivas vezes, logo chegam às antenas recetoras mesmo que estas não estejam em linha; São pouco absorvidas no ar. Modulação em frequência (FM) Usa frequências maiores que a modulação em AM; Não é refletida pela ionosfera atravessando-a em direção ao espaço; Só pode ser captada a curta distância do emissor, por isso são colocadas em locais altos e usa vários retransmissores; O sinal tem maior qualidade porque a informação está contida nas variações de frequência.

27 As antenas são elementos essenciais na emissão e receção das ondas eletromagnéticas Só é viável produzir ondas eletromagnéticas para as comunicações se as frequências de oscilação nas antenas for elevada.

28 As ondas de rádio têm as frequências mais baixas do espectro e os maiores comprimentos de onda; Sofrem reflexão; Sofrem difração(contornam obstáculos).

29 BANDAS DE RADIOFREQUÊNCIA

30 BANDAS DE RADIOFREQUÊNCIA A comunicação por ondas eletromagnéticas faz-se sobretudo na banda das ondas de rádio e microondas. Não apresentam grandes riscos para a saúde. Ao penetrar na matéria pode ionizar átomos e moléculas

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33 Na região centro de Portugal, a RTP1 capta-se na banda de VHF, mas os outros canais de televisão (RTP2, SIC e TVI) são emitidas em UHF. A rádio utiliza as bandas compreendidas entre a LF e a VHF. As emissões de rádio que utilizam modulação de amplitude (AM) classificam-se em: ondas longas (frequências de 150 a 285 khz), que podem atingir 500 km; ondas médias (frequências de 535 a 1065 khz), usadas sobretudo em emissões regionais e nacionais, que têm alcances inferiores às ondas longas; ondas curtas (frequências de 2500 Hz a Hz), usadas em emissões internacionais pois podem atingir distâncias de 1000 a km.

34 As rádios que utilizam modulação de frequência (FM) ocupam a faixa do espectro de 87 a 108 MHz. Os sinais de televisão ocupam faixas compreendidas entre 50 MHz e 800 MHz. Os rádios móveis ocupam várias faixas tais como de 148 MHz a 173 MHz, de 450 a 470 MHz, de 800 MHz a 820 MHz e de 900 a 920 MHz, etc. Os telemóveis usam frequências de 900 MHz e 1800 MHz. As ondas eletromagnéticas usadas por estes aparelhos têm um alcance relativamente curto (dezenas de quilómetros), o que exige a instalação de muitas antenas terrestres para cobrir o território de um país. Estas antenas emitem em todas as direções.

35 As estações de televisão efetuam, por vezes, transmissões em direto a partir de sítios que não estão em linha de vista com as suas antenas terrestres fixas, sem, contudo, recorrerem a satélites. Neste caso, os técnicos instalam um sistema de antenas portáteis que ficam em linha umas com as outras, o que permite a transmissão e retransmissão de sinais. Nestas emissões direcionais usam-se antenas parabólicas.

36 A luz infravermelha, usada nos comandos remotos, difrata pouco, sendo, por isso, a sua propagação retilínea.

37 As microondas usadas em comunicação têm as seguintes propriedades: quase não se difratam; propagando-se paticamente em linha reta; são pouco absorvidas ou refletidas pela atmosfera; a largura de banda é elevada (a informação a transmitir é enorme) o que requer ondas portadoras de elevada frequência.