Aula 3 - Radiação E Propagação Completo, Notas de aula de Antena e Propagação de Onda de Rádio

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LEI

Radiação

Comunicação por fios - TCF

• A primeira comunicação por fios importante realizou-se em

24. 05. 1844 nos Estados Unidos, entre Washington e Baltimore

( 57 Km).

• O sistema usava uma linha aérea suportada por postes, através

da qual se propagava um sinal de frequência muito elevada, que

era ligado e desligado obedecendo a um código chamado Código

Morse.

Telefonia sem fios

• A mensagem era codificada e transmitida pelo telegrafista e, na recepção, outro telegrafista fazia a descodificação e entregava a mensagem ao destinatário.
• Só em 1876 , com o advento do telefone foi possível transmitir a voz.

Limitações do sistema TCF

O sistema de comunicações TCF enfermava de grandes problemas:

• A resistência eléctrica dos fios da linha, agravada pelo efeito pelicular, provocava grandes perdas, resultando uma grande atenuação do sinal, o que limitava fortemente o alcance, pois que o sinal enfraquecia a ponto de se confundir com o ruído.
• A necessidade de se instalar uma linha entre as estações aumentava os encargos financeiros, com a instalação e a sua manutenção.
• Os oceanos, os grandes lagos e rios e as cadeias montanhosas, eram obstáculos impossíveis de transpor.

Fenómeno inexplicável

• Os fenómenos eléctricos já tinham sido profundamente estudados por Gauss, Faraday e Ampére e as suas leis estabeleciam que os campos eléctrico e magnético criados estavam fortemente ligados aos circuitos onde circulava a corrente eléctrica.
• A corrente eléctrica de RF trouxe um fenómeno inexplicável à luz das leis existentes na altura, que era a detecção a muito longa distância do campo electromagnético criado por um circuito.

Novas leis electromagnéticas

• Foi James Clerck Maxwell , o físico e matemático britânico que, no século XIX, apresentou explicação para o problema. Ele desenvolveu uma teoria em que demonstrava que o campo electromagnético criado por um circuito percorrido por corrente alternada de alta frequência, se pode propagar a muito longas distâncias num processo ondulatório, a que chamou de ondas electromagnéticas.
• Nos testes práticos para comprovação da teoria de Maxwell distinguiu-se o cientista alemão Heinrich Hertz.
• No tirar proveito da teoria de Maxwell distinguiu-se o engenheiro inglês Guglielmo Marconi , que pensou “se a onda electromagnética de alta frequência chega a longas distâncias porque não utilizá-la como portadora da informação que pretendo transmitir”

Desenvolvimento das comunicações ( 2 )

• Inicialmente, a comunicação era feita ora num sentido ora no outro e sempre em Código Morse.
• Numa segunda fase, com o desenvolvimento da electrónica e dos equipamentos, em particular o amplificador, o microfone e os altifalantes, passou a ser possível a transmissão da voz.
• Numa terceira fase, com o surgimento do telefone e o sistema híbrido, passou-se a comunicar simultaneamente nos dois sentidos.

Radiodifusão

• Com o desenvolvimento acelerado da electrónica, foi possível fabricar equipamentos de qualidade que permitiam a transmissão não só da voz mas também da música.
• Surgiu de imediato a radiodifusão sonora. No princípio do século XX, imensas estações de rádio se espalharam por todo o mundo.
• A radiodifusão televisiva a preto e branco teve o seu início na Alemanha em 1935 , logo seguida pela França ( 1935 ), Inglaterra ( 1936 ) e Estados Unidos ( 1939 ).
• A televisão a cores foi iniciada nos Estados Unidos em 1954.

Espectro de frequências Espectro de frequências é o conjunto de frequências que podem ser usadas em comunicações. O espectro de frequências é vasto mas não é inesgotável. Tem portanto, que ser bem gerido. As estações com a mesma frequência (estações co-canal) têm que estar suficientemente afastadas para não se interferirem. As estações de canal adjacente, interferem-se também embora com menor intensidade e podem, por isso, ficar afastadas de menores distâncias.

Gestão do espectro de frequências

• São vários os serviços que utilizam a rádio como meio de comunicação e, por isso, o espectro de frequências tem que ser bem gerido de modo a reduzir ao máximo as inevitáveis interferências.
• A União Internacional de Telecomunicações é uma agência das Nações Unidas que tem a missão de gerir o espectro de frequências a nível mundial.
• O Instituto Nacional de Comunicações de Moçambique faz a gestão do espectro a nível nacional, tendo em conta os planos acordados com a UIT.

Bandas de frequências usadas em comunicações Nº da banda Faixa de frequências Subdivisão métrica Subdivisão por frequência 4 3 - 30 KHz Ondas miriamétricas VLF Very Low Frequencies 5 30 - 300KHz Ondas quilométricas (Ondas Longas) LF Low Frequencies 6 300 - 3000 KHz Ondas hectométricas (Ondas Médias) MF Medium Frequencies 7 3 - 30 MHz Ondas decamétricas (Ondas Curtas) HF High Frequencies 8 30 - 300 MHz Ondas métricas VHF Very High Frequencies 9 300 - 3000 MHz Ondas decimétricas UHF Ultra High Frequencies 10 3 - 30 GHz Ondas centímétricas SHF Super High Frequencies 11 30 - 300 GHz Ondas milimétricas EHF Extremely High Frequencies 12 300 - 3000 GHz Ondas deci-milimétricas

Sistema de comunicações bidireccional

São usados equipamento compostos de transmissão e recepção (emissor/receptor, “transceiver ou transceptor). A antena de cada estação é única, funcionando como antena de emissão e antena de recepção.

Reversibilidade do fenómeno de indução

• A corrente eléctrica que percorre a antena de emissão, e que representa o sinal eléctrico que se pretende transmitir, cria um campo electromagnético que se vai propagar no espaço.
• Quando a onda atinge a antena de recepção induz nela uma corrente eléctrica exactamente igual em forma à da corrente da antena de emissão que deu origem ao campo eléctrico, embora de intensidade extremamente mais fraca.