1820 – oersted verifica experimentalmente que uma corrente eléctrica cria um campo magnético....

Unidade Dois2.2. Comunicação a longas distâncias

A importância da comunicação:Desde o início dos tempo que o progresso e o bem estar das

sociedades depende da sua capacidade de aceder à informação e comunicar. As descobertas da electricidade e do magnetismo

permitiram a construção dos modernos equipamentos de comunicação como o rádio, a televisão e o telemóvel.

Comunicação de informação a longas distâncias Perspectiva Histórica

• 1820 – Oersted verifica experimentalmente que uma corrente eléctrica cria um campo magnético. Até então, a electricidade e o electromagnetismo eram realidades diferentes.

Experiência de Oersted


Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm

http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm


• 1821 – Faraday descobre que um campo magnético pode originar uma corrente eléctrica. Mais uma evidência da relação entre os fenómenos eléctricos e magnéticos.


• 1864 – James Maxwell unifica os fenómenos eléctricos e magnéticos. Estabelece 4 equações que permitem estabelecer a relação mútua entre estes fenómenos e prevê a existência de ondas electromagnéticas, idênticas às ondas luminosas, que se propagam no vazio à velocidade da luz.


• 1864 Na teoria de Maxwell, a onda electromagnética resulta da propagação de um campo eléctrico e magnético perpendiculares entre si, daí serem consideradas ondas transversais.Na realidade, a perturbação consiste na alteração das propriedades eléctricas e magnéticas do meio ou do vazio.


• 1874 – Hertz consegue produzir, experimentalmente, ondas electromagnéticas a partir de circuitos eléctricos e transmiti-las à distância, confirmando as previsões de Maxwell. Nasce a era da comunicação à distância…


A experiência de Hertz




• 1895– Marconi, com base nos trabalhos de Hertz, conseguiu a primeira ligação sem fios entre dois pontos à distância de 2400 metros.

• 1910 – Marconi e Fleming conseguem a primeira ligação radiofónica transatlântica, entre a Inglaterra e o Canadá, à distância de 3400 km.

As descobertas e o “bem estar” da Humanidade



Geração de ondas electromagnéticas hertezianas

Produção: sempre que ocorre uma alteração de fluxo de carga eléctrica.

No vazio propagam-se a 300 000 km/s Num meio material a velocidade de propagação depende da

frequência.

Comunicação de informação a longas distânciasPara se conseguir comunicar a longas distâncias, é

necessário converter as ondas sonoras em ondas electromagnéticas porque:

as ondas electromagnéticas propagam-se no vazio; estas têm maior velocidade de propagação; a absorção de energia ao longo da propagação é menor; a diminuição da intensidade da onda não é tão elevada como

no caso da onda sonora.

As ondas electromagnéticas usadas na comunicação são as ondas rádio, microondas e radiação visível.

Constituintes de um sistema de comunicação



Modos de comunicação usando ondas electromagnéticas

Propagação guiada (fios, cabos, tubos, fibra óptica)

Propagação livre (na atmosfera ou via satélite)



Comunicação por satélite, «radiodifusão» e cabo



Bandas electromagnéticas mais usadas na comunicação

• Radio-frequências (propagação livre e guiada)• Microondas (propagação livre e guiada)• Infravermelho (propagação guiada, fibra óptica)• Visível (propagação guiada, fibra óptica)

Nota: Quanto maior for a frequência da onda portadora mais informação esta pode “carregar”.



As comunicações modernas...• Requerem a transformação da informação inicial em sinais

electromagnéticos: Os dados originais (os sons, as imagens, etc.) são convertidos em sinais analógicos e/ou digitais

Os sinais são transmitidos através de fios, do espaço livre ou fibras ópticas

E são convertidos pelo receptor na informação original.

Analógicos (processo tradicional): é uma grandeza física que varia com o tempo, normalmente, de forma suave e contínua.

• Digitais (processo moderno): é uma função discreta, descontínua, de uma grandeza física (p.ex., uma série de sequências formadas por zeros e um).

Como se efectua uma comunicação?Há dois processos de codificar informação a fim de as armazenar ou transmitir:

Sinal analógico

Sinal digital

Sinais analógicos e Sinais digitaisDurante a transmissão os sinais analógicos podem sofrer alteração da sua forma devido

a:

• Distorção: quando o sinal é alterado por transmissão imperfeita através do sistema de antenas.

• Interferência: resulta da sobreposição de outros sinais, emitidos por outras fontes com o mesmo domínio de frequências.

• Ruído: resulta de sinais ocasionais e imprevisíveis, produzidos interna ou externamente, deformando a mensagem original, por exemplo, deformação devido a condições atmosféricas.

O uso de sinais digitais é mais vantajoso, porque estes são menos afectados pelo ruído que os sinais analógicos.

A modulação• A primeira transformação por que passam som e imagem é a sua conversão em

sinais eléctricos. Mas, as tensões geradas não podem ser directamente encaminhadas para a antena emissora, porque a sua frequência é muito baixa.

• A transmissão de informação de baixa frequência implica a utilização de uma onda de alta frequência, designada onda portadora, pois a comunicação usando ondas electromagnéticas, na Terra, só é viável para frequências já altas, na ordem dos kHz e MHz.

• A informação a transmitir é convertida em sinal eléctrico que modifica uma das grandezas características da onda portadora: a amplitude (modulação em amplitude – AM) ou a frequência (modulação em frequência – FM).

• A modulação é uma operação que se efectua no emissor e que envolve dois sinais: o sinal emitido e que contém a mensagem e a onda electromagnética de frequência bem definida ( a onda portadora). A onda resultante designa-se por onda modulada.

ModulaçãoModulação em amplitude (AM)

Consiste na variação da amplitude da onda

portadora de frequência muito elevada pelo sinal a transmitir ( a frequência da onda modulada mantêm-se

constante)

Modulação em frequência (FM)Consiste na variação da

frequência da onda portadora, cuja amplitude se mantém

constante, pelo sinal a transmitir.

Para quê e porque é necessária a modulação?

• A onda portadora, electromagnética, possui a velocidade máxima de propagação de um sinal – a velocidade da luz.

• Supressão do ruído: para combater o ruído áudio, aumenta-se a amplitude do sinal. Contudo, para que o ruído não afecte a propagação, uma onda modulada em amplitude tem que ter uma potência elevada, o que pode, por vezes, trazer problemas ao equipamento.A modulação FM, como não é sensível a alterações de amplitude, é pouco afectada pelo ruído.

• Possibilidade de sintonização: uma vez que cada estação tem uma onda portadora de frequência distinta da das outras, o sinal desejado pode ser separado dos restantes.

Vantagens da transmissão por modulação FM em relação à transmissão por modulação AM:

• Alta-fidelidade

• Fraca sensibilidade a ruídos: na modulação AM há informação contida na amplitude da onda modulada, pelo que o ruído é adicionado à informação, deformando-a.

• Fácil sintonização: a capacidade de um receptor seleccionar entre todos os sinais captados pela sua antena o sinal emitido por uma dada estação é maior.

A viagem do sinalComunicação por radiodifusão

http://www.nrao.edu/whatisra/radio-anim.shtml

http://www.nrao.edu/whatisra/radio-anim.shtml

Viagem do sinal

Resumo – viagem do sinal

No transmissor:- O sinal sonoro é convertido em sinal eléctrico, por exemplo, através do

microfone- O sinal eléctrico pode, ou não, ser amplificado.- No oscilador, há produção de ondas rádio de elevada frequência (ondas

portadoras)- Onda portadora é modulada (em amplitude ou frequência) pelo sinal

que transporta a informação.- A onda modulada é transmitida através de antenas.


Na atmosfera:- as ondas com maior comprimento de onda

propagam-se directamente do emissor para o receptor.

- as ondas com pequeno comprimento de onda propagam-se através de sucessivas reflexões na ionosfera e podem atingir pontos muito afastados do emissor.


No receptor:- captação da onda modulada através de antenas.- selecção da onda modulada com a frequência desejada.- desmodulação da onda, separando o sinal da onda portadora.- conversão do sinal eléctrico que contém a informação em sinal

sonoro, através do altifalante.- amplificação do sinal sonoro, se necessário.

1820 – oersted verifica experimentalmente que uma corrente eléctrica cria um campo magnético....

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