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Com que frequências reparas nas radiofrequências?

Desenvolvido por:

João Assunção, 11º A

Pedro Seabra, 11º A

Rui Andrade, 11º A

Ana Magalhães, 11º B

Luís Lima, 11º B Orientado por: Professora Sónia Lisboa

Escola Secundária Abel Salazar

16 de Março de 2012

ESCOLA SECUNDÁRIA ABEL SALAZAR

PROJETO MONIT “Radiofrequências no quotidiano”

Com que frequência reparas nas

radiofrequências?

Autores: Ana Magalhães,11º B João Assunção, 11º A Luís Lima, 11º B Pedro Seabra, 11º A Rui Andrade, 11º A

Orientador:

Professora Sónia Lisboa

2º Relatório de Progresso

16 de Março de 2012

2012

2

Resumo

Este trabalho insere-se no projeto Monit, monitorização de radiações

eletromagnéticas em comunicações móveis, um concurso a nível nacional, a que os

alunos Ana Magalhães, João Assunção, Luís Lima, Pedro Seabra e Rui Andrade, do

curso de ciências e tecnologias do 11º ano, da escola Secundária Abel Salazar fazem

parte.

O nosso objetivo é aprofundar os temas abordados na disciplina de Física e

Química, melhorar a aprendizagem sobre o tema “as radiofrequências no quotidiano”,

compreender em que medida as radiofrequências influenciam o nosso quotidiano.

As nossas principais motivações para a realização deste trabalho são:

- perceber a natureza física das radiações usadas, nomeadamente nas

comunicações móveis;

- sensibilizar para os eventuais efeitos na saúde pública;

- desfazer mitos;

- avaliar a cultura da população sobre estas matérias.

Neste sentido, face à proposta de fazermos parte do projeto Monit, pareceu-nos

bastante pertinente e ambicioso, pois relaciona-se com um tema muito atual, uma vez

que as radiofrequências fazem parte do nosso dia-a-dia, pelo que resolvemos trabalhar

para este projeto, onde está a ser importante aprofundar os conhecimentos, fazendo uma

investigação detalhada sobre esta temática, assim como foi de extrema importância a

presença dos responsáveis do Projeto Monit, na conferência realizada no decorrer do

primeiro período, nesta escola, como forma de sensibilização para este tema, no sentido

de nos consciencializarmos do interesse do estudo das radiofrequências e facultar uma

maior divulgação na comunidade escolar em que estamos inseridos, de modo a

combater algumas conceções pré-existentes acerca deste tema.

3

Índice Resumo ............................................................................................................................. 2

Índice ................................................................................................................................ 3

Índice de imagens ............................................................................................................. 4

Índice de anexos ............................................................................................................... 4

Introdução ......................................................................................................................... 5

1 Conceitos gerais sobre radiofrequências ................................................................... 7

1.1 Fontes e espetro de radiação eletromagnética .................................................. 7

1.1.1 A radiação eletromagnética: Fontes naturais e fontes artificiais ............ 9

1.2 Características das bandas usadas em comunicações .................................... 10

1.3 Irradiância e lei do inverso do quadrado ........................................................ 11

2 Noções gerais sobre radiocomunicações ................................................................. 12

2.1 Antenas (emissão e receção) .......................................................................... 13

2.1.1 Tipos de Antenas .................................................................................. 13

2.2 Modulação FM/AM ....................................................................................... 14

2.3 Digital versus analógico ................................................................................. 15

2.4 Redes de comunicação móvel ........................................................................ 17

3 Efeitos biológicos das radiofrequências .................................................................. 19

3.1 Efeitos ionizantes e não ionizantes das radiações .......................................... 19

3.2 Impacto das radiações usadas nas comunicações móveis e wireless ............. 20

3.3 Mitos urbanos ................................................................................................. 21

4 Considerações Finais ............................................................................................... 22

Bibliografia ..................................................................................................................... 24

4

Índice de imagens

Fig. 1 - Espetro eletromagnético....................................................................................... 7

Fig. 2 - Radiação electromagnética em torno de um dipolo oscilante .............................. 8

Fig. 3 - Espectrum eletromagnético ................................................................................ 11

Fig. 4 - Antena direcional ............................................................................................... 13

Fig. 5 - Antenas Omnidirecionais ................................................................................... 13

Fig. 6 - Antenas Unidirecionais ...................................................................................... 14

Fig. 7 - Sinal analógico e digital ..................................................................................... 16

Fig. 8 - Estrutura básica do sistema móvel celular ......................................................... 18

Fig. 9 - Publicidade ......................................................................................................... 22

Índice de anexos

Anexo 1 - Fontes Naturais e Fontes Artificiais .............................................................. 26

Anexo 2 - Evolução Histórica do estudo do eletromagnetismo ..................................... 28

Anexo 3 - Modulação em amplitude .............................................................................. 34

Anexo 4 - Modulação em frequência ............................................................................. 36

Anexo 5 - Radiações ionizantes...................................................................................... 39

Anexo 6 - A importância das Radiofrequências no quotidiano ...................................... 40

Anexo 7 - Redes sem fios ............................................................................................... 43

5

Introdução

As radiofrequências são utilizadas na nossa sociedade e a sua aplicação é bastante

vasta e existem opiniões bastante divergentes em relação aos seus malefícios, a médio e

longo prazo. Embora, até há poucos anos, se verificasse existirem na sociedade

preocupações bastante fortes em relação ao risco das radiações, mas apenas das

ionizantes, nos últimos anos começa-se a assistir a alguma preocupação com as

radiações não-ionizantes, principalmente com as utilizadas nas comunicações à

distância (por exemplo, as utilizadas nos telemóveis). No nosso entender, a existência

de conceções alternativas dos benefícios e das consequências nefastas que as radiações

têm na saúde e a crescente preocupação com o uso diário das radiações não ionizantes,

deve-se à ausência de divulgação de informação teórica/cientifica adequada, de uma

fonte credível e à maior perceção do risco para a sua saúde.

As aplicações principais da gama de radiofrequências do espectro eletromagnético

centram-se na área das telecomunicações: são exemplos a difusão de rádio e televisão,

os sistemas de comunicação móveis, os sistemas de comunicação das forças militares e

de segurança, e as comunicações por satélite. As telecomunicações estão de tal forma

integradas na nossa vida quotidiana que já não nos damos conta da multiplicidade de

meios que atualmente existe à nossa disposição, nem da dependência que a vida

moderna tem desses meios. Os sistemas de comunicações móveis celulares são uma das

aplicações das radiofrequências com mais impacto na nossa sociedade (basta pensarmos

no número de pessoas que usam o telefone móvel no seu dia-a-dia).

Nesta fase do segundo processo de relatório, encontramo-nos na fase do método

investigativo, pelo que este relatório baseia-se no enquadramento teórico, para que no

decorrer do terceiro período, se passe ao tratamento estatístico dos inquéritos aplicados,

se faça a monitorização das radiofrequências e tratamento dos dados para posterior

divulgação do projeto, à comunidade escolar, nomeadamente, nas turmas do 11º ano da

qual fazemos parte, pois permite desta forma, relembrar e aprofundar os conhecimentos

dos conteúdos programáticos sobre as comunicações à distância e realizar uma atividade

experimental numa escola do 1º ciclo para sensibilizar os alunos mais pequenos para

este tema, despertar-lhes curiosidades e para dar a conhecer a existência das radiações,

de uma forma clara e simples. Neste momento, encontramo-nos na fase de construção

6

de um blog para divulgação do projeto, onde haverá um espaço aberto (chat) para os

alunos poderem colocar questões sobre esta temática.

Este trabalho está dividido em três capítulos.

No primeiro capítulo, iremos abordar os conceitos gerais sobre as

radiofrequências. No segundo capítulo, iremos explorar as noções gerais sobre as

radiocomunicações. No terceiro capítulo iremos referir os efeitos biológicos das

radiofrequências assim como apresentaremos os tópicos do trabalho a desenvolver

posteriormente à entrega deste relatório de progresso.

7

1 Conceitos gerais sobre radiofrequências

As radiofrequências (ou ondas de rádio) são ondas eletromagnéticas e fazem parte

do espectro eletromagnético. As radiofrequências ocupam as frequências entre os 3 kHz

e os 300 GHz. As aplicações principais da gama de radiofrequência do espectro

eletromagnético centram-se na área das telecomunicações, nomeadamente, a difusão de

rádio e televisão, os sistemas de comunicações móveis, os sistemas de comunicação das

forças militares e de segurança, e as comunicações por satélite.

É importante ter conhecimento de algumas noções básicas do que são as ondas

eletromagnéticas assim como a sua história.

1.1 Fontes e espetro de radiação eletromagnética

O espetro eletromagnético é definido como o conjunto de radiações

eletromagnéticas que se propagam no espaço e que se encontram ordenadas de acordo

com a sua frequência (f) e comprimento de onda () e consequentemente a sua energia.

O espectro eletromagnético engloba todas as ondas eletromagnéticas cujo

comprimento de onda varia entre 100 a 50 000 nm. Assim, o espetro eletromagnético

abrange as transmissões por rádio e TV, a luz visível, a radiação infravermelha e

ultravioleta, os raios x e os raios gama.

Fig. 1 - Espetro eletromagnético.

Apesar das grandes diferenças nos seus usos e meios de produção, as ondas

eletromagnéticas não precisam de um meio material para se propagar, pois as ondas

eletromagnéticas têm a mesma velocidade de propagação (no vácuo) C=3*108 m/s. As

ondas eletromagnéticas podem diferir em frequência f e comprimento de onda , mas a

relação C = /f no vácuo mantém-se.

8

As luzes brancas comuns incluem todos os comprimentos de onda da zona do

visível. As formas invisíveis de radiação eletromagnética também são importantes,

nomeadamente, o nosso sistema de comunicação global depende das ondas de rádio: a

rádio AM usa ondas com frequências de 5,4*105 Hz a 1,6*10

6 Hz, enquanto as

transmissões de rádio FM estão nas frequências de 8,8*107 Hz a 1,08*10

8 Hz (as

transmissões de TV usam frequências que fazem parte da banda FM). As zonas dos

micro ondas também são usadas nas comunicações, por exemplo, nos telemóveis e

redes sem fios e para radares meteorológicos. A radiação ultravioleta possui

comprimentos de onda mais curtos do que a luz visível, o que permite focalizar faixas

muito estreitas para aplicações de alta precisão, tal como a cirurgia ocular a laser. Os

raios X são capazes de penetrar a pele, o que os torna de grande utilidade na medicina.

A radiação eletromagnética com comprimento de onda mais curto, os raios gama, que

são muito energéticos, são usados na medicina para destruir células cancerosas.

A propagação da energia eletromagnética faz-se através de ondas

eletromagnéticas. Estas são constituídas por duas entidades interdependentes entre si: o

campo elétrico, E, e o campo magnético, H. Não é possível observar diretamente o

campo elétrico e o campo magnético, a não ser através de uma representação artificial,

como a indicada na figura 2. O campo elétrico e o campo magnético evoluem no espaço

como uma onda, daí a designação de “onda eletromagnética”.

Fig. 2 - Radiação electromagnética em torno de um dipolo oscilante

(T – período da oscilação);

E –campo eléctrico; H – campo magnético

9

As ondas eletromagnéticas permitem comunicações tanto a curtas distâncias como

a longas distâncias. Observa-se no espectro eletromagnético a gama de frequências

reservadas às radiofrequências, que são o tema principal desta fundamentação teórica.

1.1.1 A radiação eletromagnética: Fontes naturais e fontes artificiais

No último século assistimos a uma modificação no conhecimento científico da

área da radioatividade. Esta, é definida como as transformações que os núcleos atómicos

sofrem acompanhadas de emissão de diferentes tipos de radiação, podendo nesse

processo transformar-se em novos elementos.

As fontes de radiação podem ser de origem natural, como o campo magnético

terrestre ou a luz do sol, e podem ser de origem artificial, isto é, qualquer fonte criada

pelo homem, como é o caso dos telemóveis, comando de televisão ou micro-ondas.

Assim, os elementos radioativos podem dividir-se em fontes naturais, na categoria de

primordiais, pois existem desde a criação do universo, entre os quais temos por

exemplo, o urânio 235 e o rádio 226, na categoria de cosmogénicos pois são formados

pela interação dos raios cósmicos, tais como o carbono 14 e, as fontes artificiais que são

produzidas pelo Ser humano, como por exemplo, o plutónio.

O homem tem estado desde sempre exposto às radiações naturais. A radiação

eletromagnética ocorre naturalmente no universo e, como tal, sempre esteve presente na

terra. O nosso sol, por exemplo, é a fonte (natural) de radiação eletromagnética mais

intensa a que estamos expostos assim como as radiações do espaço extraterrestre.

O crescimento tecnológico, as mudanças no comportamento social e nos hábitos

de trabalho (próprios de uma sociedade em evolução) criaram um ambiente

crescentemente exposto a outras fontes de radiação eletromagnética. Assim, além da

radiação natural, o homem está exposto às fontes de radiação por ele criadas, como por

exemplo os raios X e outros tipos de radiações utilizadas em medicina, as precipitações

radioativas devido às explosões nucleares e as substâncias radioativas libertadas para o

meio ambiente devido à produção de energia elétrica por via nuclear. Os raios X

começaram a ser utilizados em fins dos anos 1890 e, dez anos mais tarde, chegou-se à

conclusão que era necessário adotar medidas de proteção adequadas. Outro exemplo de

fontes que foram criadas artificialmente pelo homem são as antenas dos sistemas de

telecomunicações.

10

1.2 Características das bandas usadas em comunicações

Os modernos sistemas de transmissão de sinais utilizam bandas de frequência

específicas em função das características da propagação das ondas eletromagnéticas

usadas para as comunicações.

As ondas eletromagnéticas (ondas rádio e micro-ondas) podem-se propagar no

espaço junto da superfície da terra da seguinte maneira:

As ondas eletromagnéticas de baixas frequências (aproximadamente até 3MHz)

acompanham a curvatura da Terra por intermédio da difração e têm um alcance de cerca

de 1000 Km.

As ondas com frequências superiores (3 a 30 MHz) são refletidas pela ionosfera* e

pela superfície terrestre. As sucessivas reflexões permitem que as ondas se propaguem

em torno da Terra.

As ondas eletromagnéticas de frequências muito elevadas (acima de 30 MHz)

atravessam a ionosfera, sendo utilizadas nas comunicações via satélite – são as ondas

curtas, situadas na região das micro-ondas.

11

Fig. 3 - Espectrum eletromagnético

Nome das bandas de frequência Gama de frequência Utilização

Frequências muito baixas (VLF) 3-30 kHz Comunicação a muito longas distâncias

Baixa Frequência (LF) 30-300 kHz Estações de rádio

Navegação por rádio

Frequência Média (MF) 0.3-3 MHz Estações de rádio

Alta frequência (HF) 3-30 MHz Radiotelefone (telefone sem fios)

Frequência muito elevada (VHF) 30-300 GHz Estações de rádio em FM

Estações de televisão

Radionavegação (radioamadores)

Frequência ultraelevada (UHF) 0.3-3 GHz Estações de televisão

Telemóveis Radionavegação

Controlo aéreo por radar

Frequência superelevada (SHF) 3-30 GHz Telefones em rede multicanal

Controlo aéreo radar

Satélites de comunicações GPS

Frequência extraelevada 30-300 GHz Estações espaciais

Tabela 1 – Tabela de frequências

1.3 Irradiância e lei do inverso do quadrado

Num sistema de comunicações pessoal, a tecnologia faz com que seja possível

para um recetor separar o sinal desejado de sinais de interferência. Nos programas de

rádio e de TV, a abordagem principal aos acessos dos média através do telemóvel e

sistemas sem fios é pela divisão de acessos múltiplos de frequência (FDMA), em que

6

12

cada sinal ocupa a sua banda de frequência. Dois sinais diferentes, ocupam

simultaneamente a mesma linha de Frequência-Tempo. No sistema FDMA um canal

físico corresponde a uma banda de frequências.

Os sinais de rádio sofrem uma variação de alterações durante o seu processo de

transmissão. Algumas delas devido à distância entre o recetor e o transmissor e outras

devido aos obstáculos que se opõem no seu caminho, por exemplo: edifícios, veículos,

etc. Dentro de edifícios são influenciados por matérias de construção e mobílias.

Normalmente, a força dos sinais diminui com o aumento da distância de acordo

com a seguinte equação, onde P recebida e P transmitida, em Watts, são a potência

recebida e transmitida pelos sinais:

Irradiância [W/m2] = P recebida/área = P transmitida/ (4Pi*d

2)

É de realçar o enfraquecimento devido a efeitos ambientais. Pois, se há algum

objeto significante entre o transmissor e o recetor, a força do sinal vai ser menor do que

a Potência recebida e noutros locais a força do sinal vai ser maior.

Nas comunicações há interferência devido a diferentes caminhos percorridos há

várias maneiras para um sinal se transmitir do emissor para o recetor. Pode haver uma

linha direta ou obstruída. O sinal pode propagar-se diretamente do emissor para o

recetor ou pode ser refletido por edifícios, colinas, veículos e outros objetos.

2 Noções gerais sobre radiocomunicações

Os sinais radiofônicos de ondas médias e longas seguem a curvatura da Terra,

chegando a se propagar por centenas e até milhares de quilômetros com relativamente

pouca perda de potência. Por outro lado, os comprimentos de onda menores, como as de

freqüência VHF ou UHF, usados para transmissão de alta-fidelidade, estereofonia ou

televisão, propagam-se de maneira similar a um feixe luminoso, limitando seu alcance

até a linha do horizonte.

13

2.1 Antenas (emissão e receção)

A antena é um sistema que, alimentado por energia de alta frequência, a irradia

para o espaço, sob a forma de ondas eletromagnéticas. São as chamadas antenas

emissoras. Se colocarmos outra antena num desses campos eletromagnéticos ela tornar-

se-á um coletor de ondas, ou seja, uma antena recetora. Estas antenas podem ter

elementos a auxiliarem, tais como os refletores e os diretores, ou serem associadas a

outras antenas. Os diretores ficam à frente do dipolo ou radiador, na direção do emissor,

e os refletores na posição oposta. Os primeiros melhoram o ângulo de receção, de

direção e elevam o ganho da antena, e os segundos atenuam os reflexos e também

melhoram, em certa medida, a relação frente-verso, própria das antenas direcionais e o

ganho.

2.1.1 Tipos de Antenas

Antenas direcionais

Refletores parabólicos são usados em casos como as transmissões de radar,

comunicações telefónicas, receção de satélites, etc., onde se requer maior direção da

antena. Eles têm a forma do refletor de um farol de automóvel e focalizam as ondas

num feixe bastante estreito. Esse tipo de antena (fig.4) proporciona a emissão e receção

de sinais dotados de grande nitidez e resolução.

Fig. 4 - Antena direcional

Antenas Omnidirecionais

Distribui o sinal da rede sem fios em 360º. São utilizadas para cobrir uma área

limitada em todas as direções em torno de da antena, conforme se apresenta na figura 5.

Fig. 5 - Antenas Omnidirecionais

14

Antenas Unidirecionais

Têm inúmeras formas e tamanhos, conforme se apresenta na figura 6. Esta antena

não emite ou acrescenta energia ao sinal. Limita-se a redirecionar a energia que receber

do transmissor. Ao redirecionar esta energia, tem como resultado concentrar a energia

numa direção, e reduzir a emissão nas restantes direções. O aumento de ganho com a

utilização das antenas direcionais, o ângulo de radiação diminui, permitindo amentar a

distância de cobertura, mas reduzindo o ângulo de cobertura.

Fig. 6 - Antenas Unidirecionais

Os canais funcionam na banda dos 2.4 GHz e estão espaçados apenas 5 MHz

(2.412 GHz, 2.417 GHz, 2.422 GHz, 2.427 …. GHz, 2.484 GHz).

2.2 Modulação FM/AM

Genericamente, podemos dizer que o envio a grandes distâncias de um sinal de

áudio, por exemplo, não é eficaz pois a sua baixa frequência põe-lhe problemas

insuperáveis de radiação e de propagação no espaço. No entanto, são de facto os sinais

de áudio (e mais recentemente os de vídeo) aqueles que normalmente nós queremos

transmitir de uns locais para outros. Para resolver este problema, adotou-se como

solução o seguinte: usa-se uma onda de alta frequência (normalmente da ordem das

centenas de KHz ou mesmo dos MHz), a qual apresenta boas características de

propagação, e envia-se essa onda desde o local de emissão até ao de receção. Sobreposta

a essa onda, como se fosse uma espécie de automobilista no seu meio de transporte,

envia-se o sinal que realmente querem que chegue até ao destino, ou seja, aquele que de

facto contém a informação. A onda de alta frequência (ou radiofrequência) chama-se

portadora ou seja, aquela que transporta. Ao sinal que queremos enviar, chama-se sinal

modulador. A operação de “somar “os dois sinais, chama-se modulação. Por outras

palavras, podemos definir modulação como o processo de adicionar informação a uma

onda portadora. Por sua vez, o fenómeno oposto (desmodulação) será o ato de retirar a

15

informação da onda portadora. Essa informação poderá ser a fala, música, imagem,

códigos especiais, etc. Por sua vez, a portadora será um sinal de radiofrequência

transmitido de um local para outro por intermédio de fios ou através do espaço.

O comprimento de onda ou antes a frequência de uma emissão é caraterística

essencial, pois que ela influi nas condições gerais de propagação; ela é igualmente

essencial no que diz respeito aos problemas da seleção, isto é, a separação umas das

outras das diferentes emissões.

Os dois processos de modulação mais comuns são a modulação em amplitude

(AM) que está em desuso e a modulação em frequência (FM). Na modulação em

amplitude, a amplitude da onda portadora é alterada de acordo com a informação a

enviar. Na modulação em frequência, é a frequência da onda portadora que varia em

função do sinal modulador.

2.3 Digital versus analógico

Os sinais elétricos que transportam as informações podem ser transformados com

vista ao seu encaminhamento para uma antena, originado aí ondas eletromagnéticas que

contêm essas mesmas informações, ou apenas para serem gravadas.

Há dois processos de codificar informações a fim de as armazenar ou transmitir. O

processo tradicional é chamado analógico. O processo moderno é chamado digital.

O sinal transmitido por linha telefónica era, até há pouco tempo, exclusivamente

analógico. O sinal de televisão emitido pelas antenas terrestres em Portugal era

analógico mas recentemente a emissão passou a ser digital.

Um sinal analógico varia no tempo de um modo análogo ao da propriedade física

que esteve na sua origem, trata-se de sinais contínuos e podem assumir qualquer valor

entre dois limites. O padrão analógico de transmissão de dados consiste na geração de

sinais elétricos baseados nas ondas eletromagnéticas que são contínuas. Como os sinais

analógicos são contínuos, a qualidade de operação é mais exigente, pois na sua falha, o

sinal deve ser gerado novamente desde o princípio. Um exemplo de sinal analógico é a

voltagem gerada por um microfone, já que é proporcional ao gráfico do deslocamento

em função do tempo, das moléculas do ar que se encontra à sua frente.

16

Quando se converte um sinal analógico qualquer em digital, são feitas

amostragens em intervalos de tempo muito pequenos, onde em cada amostragem a

amplitude do sinal naquele instante é medida e convertida em uma "palavra" binária.

Assim, um sinal digital não varia continuamente ao longo do tempo, apenas pode

assumir dois valores, 0 ou 1, é essencialmente uma representação codificada da

informação original. Cada pedaço deste sinal originalmente analógico vai ser

identificado por este padrão digital e passará então a representar apenas aquele novo

número binário, ou digital.

Fig. 7 - Sinal analógico e digital

Porém, os sons que emitimos têm natureza analógica e os nossos ouvidos têm que

receber os sons sob essa forma. Assim, os sinais analógicos, para beneficiarem da

tecnologia digital, têm que ser convertidos, primeiro de analógico para digital e depois

na chegada ao destino, de digital para analógico. Isto é feito utilizando processadores

específicos chamados conversores.

Então, depois de transmitido, este sinal digital é recebido por um outro conversor

que faz exatamente o contrário, recebe o sinal fracionado num conjunto de números e

transforma-o em sinais eletromagnéticos analógicos. Este sistema de identificação

analógica possui um padrão matemático. Cada conjunto de números 0 e 1 representa

uma letra e pode ser transmitida por microprocessadores e é possível eliminar-lhes o

ruído quando é transmitido para destinos longínquos. Existem vários sistemas similares

e compatíveis entre si para fazer estas conversões.

A principal vantagem entre os dois sistemas está no fato de que um sinal analógico

quando é perdido, não pode ser reposto, porque ele é apenas uma onda de rádio, já um

sinal digital, quando perdido ou corrompido (com defeito entre os dígitos) pode

simplesmente ser copiado milhares de vezes, mantendo as caraterísticas do sinal original

17

e em tempo real, o que aumenta muito a dinâmica da transmissão. Um exemplo de sinal

digital é a sequência de altas e baixas voltagens produzida durante uma chamada

telefónica digital.

Na transmissão, o sinal digital é usado para modular a portadora; na receção, o

sinal analógico da portadora é desmodulado para recuperar o sinal digital.

No sistema telefónico digital, o sinal elétrico digital é transmitido por cabo coaxial

ou então convertido em pulsos de radiação infravermelha que são depois enviados por

fibra óptica. Os telemóveis transmitem o sinal digital utilizando as micro-ondas como

portadoras.

2.4 Redes de comunicação móvel

Hoje em dia é possível estabelecer ligações entre telemóveis que estão a milhares

de quilómetros um do outro. De facto, o sistema de ligações baseia-se na divisão do País

ou de uma região em células, cada uma das quais tem uma estação que serve de base

para ligações com os telemóveis que se encontram nessa célula, por isso se chama aos

telemóveis, telefones celulares.

A ideia estrutural de uma rede celular é a divisão de uma área de cobertura, em

áreas menores, chamadas células. Cada célula é atendida por uma Estação Base que

através do transmissor com potências de transmissão menores, antenas pouco elevadas e

com técnicas de reutilização de frequências, permite a comunicação com as estações

móveis dentro ou fora da própria célula.

Quando um telemóvel está dentro de uma célula, envia um sinal de rádio numa

determinada frequência, que é identificado pela estação base. Esta responde enviando de

volta um sinal numa frequência ligeiramente diferente. A estação base estabelece a

ligação do telemóvel que foi reconhecido, a qualquer ponto da rede telefónica.

A comunicação entre redes móveis é exemplificada na figura 8 que se apresenta

seguidamente:

18

Fig. 8 - Estrutura básica do sistema móvel celular

A arquitetura básica de um sistema celular, independente da tecnologia utilizada, é

composta por três componentes:

- Estação Móvel (EM) - que permite uma grande mobilidade do usuário e é

compacto. Esta promove a interface entre usuário e sistema; converte sinais de áudio em

sinais de RF, e vice-versa; responde a comandos enviados pelo sistema; alerta o usuário

sobre chamadas recebidas e alerta o sistema sobre tentativas de originar chamadas.

- Centro de Comutação e Controlo (CCC) - é a parte fundamental no Sistema de

Comunicação Móvel, responsável por coordenar todas as funções e ações ligadas ao

estado das chamadas e ao sistema. É aqui que se realiza a conexão entre a rede

telefónica e o sistema móvel celular; comunica-se com outros sistemas celulares;

controla as estações base; monitoriza e controla as chamadas; interliga várias estações

base ao sistema; supervisiona o estado do sistema; comuta e controla o on/off de

chamadas em andamento. Tais funções são possíveis graças a uma base de dados do

sistema, contendo todas as informações necessárias para o seu adequado funcionamento.

- Estação Base (EB) - promove a interface de rádio entre as estações móveis e o

sistema; converte sinais de RF em áudio, e vice-versa; controla e informa as estações

móveis na sua área de cobertura; verifica e informa da qualidade de sinal das chamadas

sobre o seu controle; verifica e informa a entrada em operação de novas estações móveis

sob o seu controle e responde a comandos recebidos do centro de comutação e controlo.

As estações base estabelecem ligações entre si através de linhas terrestres, por

exemplo, de fibra óptica ou através de ligações rádio de alto débito. As várias células

estão ligeiramente sobrepostas para que os telemóveis estejam sempre ligados à rede. A

19

maior parte das redes de telemóveis funciona utilizando a tecnologia GSM (Global

System on Mobile Communication), que utiliza as bandas de 900 MHz, 1800 MHz e

1900 MHz ou o sistema UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), que

utiliza a banda de 2 GHz, que é mais vocacionada para ligações multimédia e de vídeo.

3 Efeitos biológicos das radiofrequências

Um efeito biológico é prejudicial à saúde quando causa alguma alteração detetável

no bem-estar ou integridade dos indivíduos expostos.

A radiação não-ionizante, como é a radiação eletromagnética de radiofrequência,

os efeitos biológicos conhecidos estão razoavelmente bem quantificados: traduzem-se

essencialmente no aquecimento do tecido biológico e são por isso designados como

“efeitos térmicos”.

3.1 Efeitos ionizantes e não ionizantes das radiações

Embora as radiações façam parte do nosso quotidiano, na maior parte do tempo,

não nos apercebemos da sua utilização quer devido ao seu uso rotineiro quer por

desconhecimento da interação existente.

Em física, o termo refere-se usualmente a partículas e campos que se propagam

(transferindo energia) no espaço (preenchido ou não por matéria), portanto, o campo

gerado por cada fonte de radiação é caraterizado por uma dada frequência e respetivo

comprimento de onda.

As radiações (partículas ou ondas) podem ser ionizantes ou não ionizantes. A

ionização acontece quando a energia da radiação incidente sobre um material é

suficiente para arrancar eletrões dos seus átomos. A radiação é não ionizante quando já

não tem energia suficiente para arrancar eletrões dos átomos. Neste caso, pode ocorrer a

excitação do átomo, onde os eletrões são “levados” para camadas mais externas do

átomo, sem serem ejetados. É evidente que as radiações ionizantes são as mais

perigosas, uma vez que têm um menor comprimento de onda e, por isso, são mais

energéticas.

20

Há vários tipos de radiações ionizantes: radiações alfa, beta e gama, raios X e

neutrões, cada uma das quais com caraterísticas diferentes. Os átomos que emitem

radiações designam-se por radioativos.

As Radiações não ionizantes têm um comprimento de onda maior e,

consequentemente possuem baixa energia. As radiofrequências encontram-se no espetro

das radiações não ionizantes e têm frequências entre os 3 KHZ e os 300 GHZ e estão

sempre à nossa volta. Cada vez mais, as radiações não-ionizantes estão presentes no

meio ambiente. Ondas eletromagnéticas como a luz, calor e ondas de rádio são formas

comuns de radiações não ionizantes. Sem radiações não ionizantes, nós não poderíamos

apreciar um programa de TV em nossos lares, falar ao telemóvel ou cozinhar em nosso

forno de micro-ondas.

3.2 Impacto das radiações usadas nas comunicações móveis e wireless

Uma percentagem pequena de utilizadores de redes Wi-Fi, reportaram problemas

de saúde após a exposição repetida e contínua ao Wi-Fi, embora não existam estudos

conclusivos sobre quaisquer efeitos nocivos para a saúde associados à utilização de

redes sem fios Wifi. Um estudo envolvendo 725 pessoas que afirmavam sofrer de

eletromagnética hipersensibilidade não encontrou evidências para as suas afirmações

[http://www.psychosomaticmedicine.org/content/67/2/224.abstract].

A proliferação das redes sem fios Wi-Fi e o receio da chamada poluição

eletromagnética, tem motivado as pesquisas sobre os possíveis efeitos que terão sobre a

natureza e sobre a saúde dos humanos em particular.

Os estudos sobre esta matéria são olhados com enorme ceticismo e

desqualificados. Por exemplo, um estudo de Avendaño C, Mata A, Juarez Villanueva

AM, Martinez VS, Sanchez Sarmiento CA (2010) “Laptop expositions affect motility

and induce DNA fragmentation in human spermatozoa in vitro by a non-thermal effect:

a preliminary report” American Society for Reproductive Medicine, 66th Annual

Meeting: O-249, foi considerado especulativo porque sugeriu que a utilização de

portáteis sobre o colo, próximo dos testículos, poderia levar à diminuição da fertilidade

masculina.

21

Um outro estudo detetou diminuição da memória em homens exposto a Wi-Fi.

(Papageorgiou CC, Hountala CD, Maganioti AE, Kyprianou MA, Rabavilas AD,

Papadimitriou GN, Capsalis CN (2011) “Effects of wi-fi signals on the p300 component

of event-related potentials during an auditory hayling task” J Integr Neurosci. 10(2):

189-202; PMID 21714138).

Num artigo da BBC, "Q&A: Wi-fi health concerns". BBC News. 2007-05-21.

http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/6677051.stm. Retrieved 2011-10-14, citou-se a

Organização Mundial da Saúde (OMS) segundo a qual "não existem riscos assocados à

exposição prolongada a radiações associadas às redes redes wi-fi de baixa intensidade.

A Agência de Proteção de Saúde do Reino Unido publicou relatórios que concluem que

a exposição ao Wi-Fi durante um ano corresponde à "mesma quantidade de radiação a

que um ser humano está sujeito durante um telefonema via telemóvel de 20 minutos

móvel." ("Electromagnetic Hypersensitivity (EMS)", 2011).

Em Novembro de 2010, foram publicados os resultados da de uma investigação da

Universidade de Wageningen, Países Baixos, que indicia que a radiação eletromagnética

pode desempenhar um papel na deterioração da saúde das árvores, após testes em

laboratório onde verificou-se que porções de folhas de plântulas Ash, depois de ter sido

exposto durante mais de três meses a uma fonte de radiação semelhante a um ponto de

acesso-wifi, secou e morreu. Os autores do relatório defendem, porém, que outros testes

de longa duração são necessárias ("Trees suffer from electromagnetic radiation").

3.3 Mitos urbanos

A existência de conceções alternativas sobre radiações é conhecida. Nesta

discussão apresentam-se resultados de estudos já realizados sobre a natureza e a

incidência destas conceções e como é provável que estas sejam influenciadas por ideias

veiculadas pelos media em, por exemplo, notícias e anúncios.

Tem-se verificado que os meios de informação não transmitem, sempre, as

informações científicas da forma mais correta. Por exemplo:

22

Fig. 9 - Publicidade

- No anúncio da Multiopticas: “Todas as radiações eletromagnéticas são perigosas,

“As lentes Eye Protect da MultiOpticas protegem das ondas electromagnéticas”;

- As antenas de comunicações móveis provocam doenças: “O responsável pelo

Instituto Educativo de Lordemão contestou ontem a instalação de uma antena

retransmissora de uma operadora de telemóveis a cerca de, sustenta, 50 metros da

escola, por recear eventuais malefícios das radiações” (Diário de Coimbra, 2004).

Este ponto do relatório ainda se encontra em fase de desenvolvimento, pelo que

está inacabado.

4 Considerações Finais

No decorrer do primeiro período, após a certeza que o nosso grupo fazia parte do

projeto Monit, fizemos pesquisas de informação e leituras sobre o conceito de projeto,

nomeadamente, quais os seus objetivos, etapas e finalidades. Pelo que foi solicitado ao

grupo, após várias leituras atentas sobre a temática de projeto, uma pequena reflexão

escrita sobre “o que é um projeto?”. Resolvemos anexar a reflexão ao nosso projeto,

uma vez que no nosso entender, antes de avançarmos no projeto, precisamos de

compreender em primeiro lugar, o que significa fazer parte de um projeto e saber

concretamente o que é um projeto.

O segundo relatório de progresso ainda não apresenta resultados nem a análise de

resultados, uma vez que falta realizar o tratamento estatístico dos dados recolhidos nos

inquéritos e que irá ser analisado no início do terceiro período.

O grupo irá fazer a monitorização das radiofrequências e o seu tratamento de

dados para posterior divulgação de resultados e que irá constar do relatório final.

23

Pretendemos fazer a divulgação do projeto às turmas do 11º ano à qual

pertencemos, assim como, fazer uma atividade experimental numa escola do 1º ciclo.

Queremos também fazer panfletos e, neste momento, encontramo-nos na fase de

construção de um blog, que em altura oportuna, muito antes da entrega do relatório

final, apresentaremos à equipa do projeto monit.

24

Bibliografia

- Antena retransmissora contestada em Lordemão. (2004, 24 de Janeiro). Diário de

Coimbra.

- Bello, A. & Caldeira, H. (2003). Ontem e hoje, Física e Química A. Física 10º Ano.

Porto: Porto Editora.

- Cachapuz, A., Malaquias, I.M., Martins, I.P., Pedrosa, M.A., Loureiro, M.J., Thomaz,

M.F. et al. (1991). Conceções alternativas em Física de professores estagiários.

Comunicação oral apresentada na XXIII Reunião Bienal da Real Sociedade Espanhola

de Física, Valladolid, Espanha.

- Dias da Silva M. H., Dos Santos, M. P. M. & Da Silva, J. D. (2003), Velhos Rumos

Caminhos Outros, Química-A, 10º Ano. Lisboa: Plátano editora.

- Ventura, G., Fiolhais, M., Fiolhais, C., Paiva, J., Ferreira, A. (2003), 10F, Física e

química A, Física., 10º ano Lisboa: Texto Editora

http://www.usr.com/download/whitepapers/wireless-wp.pdf

http://br.geocities.com/saladefisica

http://pt.wikipedia.org/wiki/Radiodifusão

http://www.healthfree.com

http://www.maes.de/

http://www2.dc.uel.br/~sakuray/EspecComunicacao%20de%20dados/Renato%2024Cil

%20-%20Rodrigo%20C.%20de%20Almeida/modelo.html

25

Anexos

26

Anexo 1 - Fontes Naturais e Fontes Artificiais

Em 1948, Gamow e Alpher aperceberam-se que o universo primordial com uma

temperatura de 109K tinha de ser dominado por radiações e não por matéria pois

existem substâncias radioativas naturais na terra. Este facto conduziu Alpher e seu

colaborador Robert Herman a concluir que vestígios da radiação primordial arrefecida

ainda poderiam estar entre nós. Num artigo de 1948, eles calcularam que a temperatura

de fundo do universo era de 5K.

Em 1965, Robert Dicke pôs em evidência o facto de que o universo terá começado

por ser uma bola de fogo, densa e incandescente, que emitia uma intensa radiação, pelo

que devia ser possível detetar resíduos dessa radiação por meio de antenas de rádio

muito sensíveis.

Antena de rádio

Os vestígios dessa radiação foi detetada por acaso por dois experimentalistas Arno

Penzias e Robert Wilson, quando procediam à medição de sinais rádio captados por

uma grande antena erigida por AT&T com vista ao programa de comunicações por

satélite.

O nível desta radiação natural ou radiação de fundo pode variar consideravelmente

dum lugar para outro, e de fato existem substâncias radioativas naturais na terra,

nomeadamente, nas casas que habitamos, bem como nos alimentos e na água que

consumimos. O ar que respiramos contém gases radioativos e até o nosso próprio corpo

é radioativo.

A partir da década de 1970 a cosmologia tornou-se cada vez mais ensinada nos

departamentos de astronomia, física ou ciências espaciais.

Uma contribuição inesperada veio de Karl Jansky dos laboratórios Bell, quando,

em 1928, começou a estudar o ruido estático que prejudicava os novos serviços radio-

27

telefónicos transatlânticos. Ele descobriu que a maioria do ruido provinha dos

relâmpagos em tempestades locais e distantes, mas havia também um silvo subjacente.

Em 1933 identificou a fonte do silvo como sendo o centro da Via Láctea. Os seus

resultados depressa foram confirmados por Grote Reber, um radio amador e, depois da

guerra, a nova ciência da radioastronomia desenvolveu-se rapidamente. Isto conferiu

uma nova dimensão ao trabalho do astrónomo, adicionando as frequências de rádio ao

limitado espectro visual como fonte de conhecimento do espaço exterior.

28

Anexo 2 - Evolução Histórica do estudo do eletromagnetismo

Aquilo que hoje nos parece tão natural como ligar um interruptor, acender uma

lâmpada, falar ao telemóvel envolveu algumas das mais brilhantes inteligências da

humanidade, onde se apresenta neste pequeno resumo, a ação dos cientistas que

essencialmente contribuíram para os fenómenos ligados ao eletromagnetismo.

A Grécia Antiga

Thales de Mileto (624-546 a.C.) na antiga Grécia referia-se a dois fenómenos para

os quais não havia explicação:

Existia uma pedra da terra chamada Magnésia que conseguia atrair ou afastar

outras pedras semelhantes;

Se a resina fóssil chamada âmbar (em grego elétron) fosse friccionada, passava a

ter a propriedade de atrair pequenos pedaços de papiro.

O conhecimento destes fenómenos foi registado, mas não se encontrou aplicação

prática e não se aprofundou o seu estudo.

Idade Média e Pós Idade Média até aos dias de Hoje

Em Itália, no ano 1269, Pierre de Maricourt, conhecido por Peter Peregrinous,

membro do exército do rei da Sicília, tentava construir uma máquina que nunca parasse,

usando as pedras de Magnésia que já eram conhecidas por magnetes. Descobriu-se a

existência de dois polos magnéticos, sendo ele que lhes deu esse nome (Pólus), tendo

efetuado experiencias relativas à atração e repulsão de magnetes e mostrou a área de

influência de um magnete colocando um papel sobre ele e deixando cair limalha de

ferro.

Em 1600, o médico William Gilbert, debruçou-se sobre o estudo dos magnetes, na

tentativa de compreender o magnetismo. Pelas suas experiências provou que muitas das

propriedades que se atribuíam ao magnete eram falsas. Descobriu que, se um magnete

for suficientemente aquecido perde as suas propriedades magnéticas e se um pedaço de

ferro for aquecido ao rubro e martelado ganha propriedades magnéticas.

29

Em 1660, Otto Von Guericke construiu o primeiro gerador eletrostático que

permitiu gerar eletricidade suficiente e conduzi-la para onde fosse necessário.

Em 1733, o químico Dufay descobriu que alguns objetos se atraíam quando eram

friccionados enquanto outros se repeliam. Concluiu que a eletricidade era uma espécie

de fluído e que havia dois tipos: a brilhante que aparecia quando se friccionava o vidro e

a resinosa que aparecia quando se friccionava o âmbar. Concluiu que modelos

diferentes atraíam-se e modelos iguais repeliam-se.

O físico Gray (1666-1736) demonstrou que algumas substâncias conduziam o

fluido elétrico, chamados condutores, enquanto outras não, denominados por isoladores.

Provou também que o corpo humano é um condutor.

Benjamin Franklin (1706-1790) sugeriu que em vez de haver dois tipos de

eletricidade, havia um único fluído que carregava o vidro quando friccionado, deixando-

o carregado positivamente e, saía do âmbar quando friccionado, deixando-o carregado

negativamente. Assim, quando os dois entravam em contato passava do vidro para o

âmbar, deixando os dois neutros.

Charles Coulomb (1736-1806) inventou, em frança, a balança de torção, e usou-a

para medir cargas elétricas tendo descoberto que a força entre elas era inversamente

proporcional ao quadrado da distância entre elas (conhecida como a lei de Coulomb).

Luigi Galvani em 1786, ao usar as rãs para os seus estudos anatómicos reparou

que as pernas das rãs se contraiam quando sujeitas à eletricidade produzida por uma

máquina eletrostática. Inventou um detetor de trovoadas com pernas de rãs que mexiam

quando se produziam relâmpagos. Chegou à conclusão que a essência dos relâmpagos

era a eletricidade.

Alessandro Volta (1745-1827) chegou à conclusão após várias experiências que

existia uma interface húmida entre os metais e que as rãs não tinham nada a ver com o

fenómeno. Em 1800 inventou a pilha. As pilhas de Volta constituídas por camadas

sucessivas de prata e zinco separadas por cartão molhado eram fáceis de construir.

Deste modo, a eletricidade passou a ser controlada.

30

Em 1820, Hans Cristian Oersted, lembrou-se de testar o que acontecia se fizesse

passar uma corrente elétrica sobre uma bússola. A agulha desviou-se ligeiramente.

Ficou provado que a corrente elétrica pode influenciar os magnetes.

Ampére (1775-1836) teve conhecimento dos resultados obtidos por Oersted e

resolveu fazer as experiências. Resolveu enrolar fio num tubo e verificou que quando

passava eletricidade o tubo se comportava como um magnete, e fazendo passar corrente

por dois fios paralelos, media a força que se produzia entre eles. A partir das suas

experiências descobriu que o magnetismo é eletricidade em movimento, e pode ser

gerado por esta. Ampére construiu o primeiro galvanómetro.

O Físico George Ohm (1787-1854) mostrou que o fluxo da corrente elétrica

através de um condutor dependia do condutor utilizado e relacionou pela primeira vez,

os condutores que resistiam mais que outros à passagem do fluxo.

Faraday repetiu as experiências de Peter Peregrinus usando limalha de ferro e um

papel para visualizar o fenómeno magnético, observando que havia como que “linhas

imaginárias” de limalha a unir os dois polos. Considerou o fenómeno do magnetismo

produzido num magnete, como dois polos unidos por linhas fechadas onde se exercia a

força magnética, dando origem ao conceito de linhas de força e mais tarde ao conceito

de campo. Em 1831, especulava que a eletricidade podia ser produzida num circuito

elétrico fechado que cortasse as linhas de força de um magnete. Assim, tinha descoberto

que a eletricidade podia ser produzida ou induzida pelo magnetismo e isso só acontecia

quando havia variação do magnetismo. Em 1845, detetou que o magnetismo interatuava

com a luz.

Um discípulo de Faraday, o professor inglês James Clark Maxwell (1831-1879),

procurou uma explicação mecânica dos fenómenos elétricos e magnéticos descobertos

por Ampére e Faraday e, em 1873 agrupou e resumiu as leis conhecidas do

eletromagnetismo em quatro equações, que está na base do desenvolvimento da

sociedade como hoje a conhecemos, particularmente, no domínio das telecomunicações.

Pelas suas equações, a luz era pela primeira vez, vista simplesmente como um

fenómeno eletromagnético, na medida em que uma onda luminosa é então comparável a

série de perturbações eletromagnéticas de muito alta frequência propagando-se por

indução.

31

O cientista expôs também em 1873 no seu Traité d’Electricité et de Magnétisme,

que as perturbações eletromagnéticas se propagavam no espaço com uma velocidade

igual à da luz, isto é, 300.000Km por segundo, o que o tinha levado logicamente a

comparar as ondas luminosas às eletromagnéticas.

Esta analogia tinha sido prevista em 1845 por Faraday, em seguida à sua

experiência sobre a polarização magnética da luz, mas Maxwell conserva a glória de ter

afirmado a identidade das ondas luminosas e elétricas.

Maxwell previu teoricamente que aquelas ondas, como os raios luminosos, deviam

deslocar-se em linha reta, refletir-se e retratar-se, propagar-se a distâncias muito

maiores do que as conseguidas nas primeiras experiências de Faraday.

Mecanismo de propagação do campo electromagnético

A variação do Campo E induz um Campo H e vice-versa

A identidade das ondas luminosas exposta na hipótese de Maxwell (1831-1879)

veio a ser confirmada em fins de 1886 pelos trabalhos de Rudolf Henrich Hertz (1857-

1894).

Hertz detetou no seu laboratório artesanal que apareciam faíscas laterais no seu

aparelho sempre que a faísca principal acontecia. Assim, após várias experiências,

construiu um anel recetor e verificou que, sem haver contato com o aparelho que

produzia a faísca principal, sempre que esta acontecia também surgia uma faísca no

recetor. Mediu a frequência, o comprimento de onda e daí deduziu a velocidade que

verificou ser igual à da luz. Hertz dedicou-se essencialmente à verificação dos cálculos

teóricos de Maxwell sobre a identidade das vibrações elétricas e da luz, e partiu do

princípio de que as ondas elétricas devem ter uma frequência mínima de 100.000

períodos por segundo, para que possam ser captadas à distância, ficando porém essa

frequência menor que a da luz.

A obra de Hertz suscitou um grande interesse por todo o mundo.

32

Lodge, em 1894, expôs pela primeira vez o princípio da transmissão dos sinais

telegráficos por ondas hertzianas, em frente da Instituição Real de Londres. Ele tinha

substituído o micrómetro de Hertz pelo tubo de limalha e utilizava um emissor Morse

completando o circuito produtor de faíscas, conseguiu transmitir pontos e traços a uma

distância de 30 metros. Mais tarde, a experiência foi renovada: o tubo de limalha era

desaglomerado automaticamente por um pequeno martelo e a mensagem era registada

sobre uma tira de papel.

Foi o Guglielmo Marconi (1874-1937) quem primeiro começou a fazer

experiências sistemáticas de produção e receção de ondas eletromagnéticas, usando e

aperfeiçoando as experiências de Hertz. Procurava saber que distâncias as ondas de

rádio poderiam alcançar: - começou por produzir ondas que não passavam os limites da

sua própria casa mas, pouco depois, conseguiu que elas atingissem uma colina próxima.

Em 1896 produziu ondas que alcançaram 3 km e em 1899, quando já trabalhava para a

marinha inglesa, conseguiu que elas atravessassem o canal da Mancha (mais de 50 km)

enviando o primeiro despacho: - de Douvres a Wimereu, transmitindo a mensagem

histórica ao Sr. Branly: “Sr. Marconi envia ao Sr. Branly os seus respeitosos

cumprimentos sendo este esplêndido resultado devido em parte aos admiráveis

trabalhos do Sr. Branly”. Foi o começo das telecomunicações, sem fios, via rádio.

Encorajado pelos seus resultados, decidiu tentar o que então parecia impossível:

efetuar uma transmissão transatlântica. Em 1901, Marconi viajou para a terra Nova, no

Canadá, e aí foi capaz de detetar os sinais emitidos a partir de uma antena instalada em

Inglaterra, a mais de 3500 km. Estava, assim, inaugurada a era das comunicações a

muito longas distâncias.

A partir da 1ª guerra mundial, a forças armadas constataram a enorme aplicação da

radiocomunicação que em caráter tático, na zona de combate, como estratégico, na

rápida comunicação entre o quartel-general e a linha de frente. Assim, o exército, a

marinha e a aeronáutica, aproveitaram o seu conhecimento e experiência, equipando-se,

portanto, com aparelhos oriundos das mais variadas e avançadas tecnologias eletrônicas

33

Radiocomunicação

Com a segunda guerra mundial foi desenvolvido o radar e a transmissão por guias

de ondas.

Nas antenas emissoras, de rádio, dos telemóveis, de televisão, etc., todas elas

emitem ondas eletromagnéticas e as antenas são fundamentais para a emissão e receção

das ondas eletromagnéticas.

As antenas e os seus agrupamentos foram-se tornando cada vez mais complexos à

medida que os sistemas necessitavam de Diagramas de Radiação com caraterísticas

particulares: feixe com pequenos desvios angulares para comunicação com satélites,

feixe móveis para radares de antenas estáticas e, mais recentemente, multifeixes para as

chamadas comunicações móveis.

34

Anexo 3 - Modulação em amplitude

Na emissão normal de rádio, a informação sonora é modulada na onda portadora.

Quando um microfone responde a ondas sonoras lança um pequeno sinal elétrico de

uma amplitude que corresponde à intensidade do som, uma frequência que corresponde

à altura, e características gerais que correspondem à natureza do som.

Um método de modular a portadora consiste em levar o sinal áudio a fazer variar

amplitude da portadora. Chama-se a isto modulação em amplitude. Devemos considerar

isto em termos de um sinal de modulação da onda sinusoidal. Uma onda de rádio

modulada em amplitude tem um aspeto semelhante à figura 5, em que a portadora é

gerada por um circuito oscilador e o sinal modulador é normalmente gerado por um

microfone, gravador ou qualquer outro dispositivo semelhante.

Modulação de amplitude. (a) sinal (b) portadora modulada

A profundidade de modulação depende da amplitude do sinal modulador

relativamente à amplitude da portadora. O processo de modulação de amplitude provoca

o aparecimento de um sinal lateral superior e inferior para cada frequência de

modulação, e cada banda lateral é separada da frequência da portadora por uma

quantidade igual à frequência de modulação. Quando se utiliza o sinal de onda pura

sinusoidal para modulação, existem apenas duas bandas laterais. A amplitude de cada

banda lateral depende da profundidade de modulação; para uma modulação de 100% a

amplitude de cada banda lateral é metade da amplitude da onda portadora. Quanto mais

larga for a banda, melhor se pode transmitir uma gama de frequência musical extensa e,

por consequência, mais a musicalidade é acentuada.

Devido à natureza variável de um sinal musical, pode-se imaginar a complexidade

das bandas laterais que resultam deste tipo de sinal de modulação. Para uma fidelidade

máxima, a banda de passagem do recetor deve ser suficientemente larga para impedir a

35

supressão das bandas laterais de maior ordem, devidas às frequências de modulação dos

agudos. Se se verificar aquela supressão, a reprodução dos agudos é prejudicada.

A modulação em amplitude é também utilizada por vezes para transmissões

codificadas. Neste caso, a portadora mantém-se durante os espaços, e os pontos e traços

são fornecidos por modulação tonal.

36

Anexo 4 - Modulação em frequência

Um outro método de modulação leva a frequência da portadora a variar para cima

e para baixo da sua frequência média a um ritmo que corresponde à frequência do sinal

modulador e de uma quantidade (o desvio) que corresponde à amplitude do sinal de

modulação. Assim, quanto maior for a frequência da modulação, maior o ritmo de

variação da frequência da portadora; e quanto maior for a amplitude (ou seja, a

intensidade do som) da modulação, maior o desvio para ambos os lados da frequência

da portadora. Chama-se a isto frequência modulada (FM), e neste caso a amplitude da

portadora mantém-se constante.

A modulação de frequência é utilizada na banda VHF para emissão audio de alta

qualidade; é igualmente utilizada para o canal sonoro no sistema de televisão de 625

linhas.

A banda lateral de FM produzida é mais complexa do que a de amplitude

modulada. Para cada sinal “puro” de modulação existe uma série de pares de bandas

laterais separadas da frequência portadora de uma, duas, três, etc. vezes a frequência de

modulação. Em música, portanto, a estrutura da banda lateral torna-se extremamente

complicada, consistindo nesse caso a modulação numa multiplicidade de frequências. A

estrutura da banda lateral é afetada tanto pela frequência de modulação como pelo

desvio, o que é indicado pelo índice de modulação. A partir deste raciocínio, a variação

de frequência corresponde à amplitude da modulação, e se se quiser obter uma emissão

potente bem modulada, a variação deve ser muito importante.

Propagação das ondas em função da frequência

A fim de compreender o comportamento dos coletores de ondas, é necessário

conhecer a maneira como se propagam as ondas eletromagnéticas no espaço em função

da sua frequência. As ondas eletromagnéticas resultam da sobreposição de um campo

magnético e de um elétrico, ambos com o mesmo sentido de propagação da onda. O

comprimento de onda representa a distância que separa dois estados idênticos

sucessivos.

A comunicação por ondas eletromagnéticas faz-se sobretudo nas ondas de rádio e

micro-ondas. Por acordos internacionais, o intervalo das frequências utilizado nas

37

comunicações foi dividido, em bandas que são conhecidas pelas iniciais das palavras em

língua inglesa.

Nome em Português Nome em Inglês Sigla Banda de frequências

Frequências muito baixas Very Low frequencies VLF 3 - 30 KHz

Frequências baixas Low frequencies LF 3 - 300 KHz

Frequências médias Medium frequencies MF 300 - 3000KHz

Frequências altas high frequencies HF 3 – 30 MHz

Frequências muito altas Very high frequencies VHF 30 – 300 MHz

Frequências ultra altas Ultra high frequencies UHF 300 – 3000 MHz

Frequências super altas Super high frequencies SHF 3 – 30 GHz

Frequências extra altas Extra high frequencies EHF 30 – 300 GHz

Bandas de radiofrequências

As ondas eletromagnéticas ou hertzianas obedecem a certas leis, como as da

reflexão, refração e absorção, que dependem essencialmente da ordem de grandeza do

comprimento da onda.

O alcance das ondas hertzianas resulta de fenómenos bastante complexos. Se nos

elevarmos a 80Km acima da superfície atingiremos a ionosfera. A ionosfera é um

conjunto de camadas ionizadas, isto é, tornadas condutoras, devido à radiação solar.

Deste modo, por exemplo, e após sucessivas reflexões na ionosfera e no solo, é possível

estabelecer comunicação por meio de ondas que efetuem diversas voltas ao globo.

Propagação das frequências elevadas

Neste caso, tanto o solo como a ionosfera constituem condutores quase perfeitos,

produzindo fracas atenuações. Um mesmo sinal pode dar diversas voltas a Terra. Como

ilustra a figura, quase não existe escuta direta. Por outro lado, varia com a estação do

ano e a altura do Sol, o que explica uma melhor sensibilidade noturna pois o ângulo de

reflexão vai-se alterando ao longo do dia. Nesta banda, alguns emissores são obrigados

a mudar diversas vezes de frequência num mesmo dia. Os telemóveis inserem-se nesta

banda de frequências.

38

As ondas curtas não se reflectem na alta atmosfera

39

Anexo 5 - Radiações ionizantes

As radiações alfa são constituídas por partículas com carga positiva, emitidas por

elementos que se encontram na natureza, tais como o urânio e o rádio, e também por

elementos artificiais. A radiação alfa penetra só na superfície da pele. O risco potencial

que as substâncias emissoras alfa apresentam para a saúde deve-se à possibilidade de

serem absorvidas pelo organismo por inalação ou por ingestão de alimentos ou de água.

As radiações beta são constituídas por eletrões. É mais penetrante que a radiação

alfa. Para impedir a sua passagem é suficiente uma folha de alumínio com poucos

milímetros de espessura.

A radiação gama é muito penetrante e atravessa o corpo humano de lado a lado,

mas é quase inteiramente absorvida por um metro de betão. Recorre-se

fundamentalmente a substâncias densas, como o betão e o chumbo, para proteção contra

essa radiação.

Os Raios X constituem o tipo de radiações penetrantes que nos é mais familiar. Os

Raios X foram descobertos pelo físico alemão Wilhelm Roentgen, no final do século

XIX. Batizou-se de “X” porque a sua natureza lhe parecia misteriosa e só depois de

alguns anos se descobriu que eram radiações eletromagnéticas que se geram quando os

eletrões com uma energia suficiente chocam com um alvo metálico.

Os neutrões podem também ser muito penetrantes. É raro serem detetados ao nível

do mar mas encontram-se a maiores altitudes. Há radiação neutrónica no interior dos

reatores nucleares.

40

Anexo 6 - A importância das Radiofrequências no quotidiano

É muito difícil imaginar a nossa vida, hoje em dia, sem os meios de comunicação

que os trabalhos da Marconi permitiram criar. A televisão, a rádio, o telemóvel, a

internet sem fios, os controladores de garagem, os comandos de televisão, de vídeo, de

ar condicionado e tantos outros dispositivos permitem comunicar por ondas

eletromagnéticas.

Na sociedade moderna, as radiações desempenham um papel importante: são

usadas nos hospitais para fins de diagnóstico e tratamento, em numerosas aplicações

industriais, em pesquisas sobre agricultura, em centrais de energia elétrica, em armas e

nas comunicações à distância, entre outras vertentes do quotidiano.

Hoje em dia, já há várias áreas que beneficiam de comunicações móveis e de redes

sem fio. Há, contudo, algumas que são mais propensas a isso.

Os carros recebem dados através de transmissões de áudio digital, através de

ondas rádio. Estes dados podem incluir música, notícias, informações sobre trânsito ou

informações meteorológicas. Para comunicações pessoais, utiliza-se um sistema

universal de comunicações móveis, designado de UMTS (ou também conhecido como

3G), que permite comunicações a velocidades na ordem dos 384 kbit/s. Este sistema

pretende substituir o sistema de comunicações GSM (também conhecido como 2G). Em

áreas remotas, pode-se utilizar comunicação por satélite, por exemplo nos sistemas

GPS. Há alguns carros capazes de utilizar esta tecnologia para notificar a polícia e os

hospitais em caso de um acidente. No futuro, os carros poder-se-ão interligar para

transmitir dados através de uma rede ad-hoc (ligação direta). Isto já é feito por

autocarros, comboios e camiões.

41

As redes sem fio podem também ser utilizadas após uma catástrofe, sendo por

vezes o único meio de comunicação disponível. Apenas redes descentralizadas

(entenda-se redes que não têm uma base definida, o que é o contrário das redes móveis)

poderão sobreviver para transmitir dados importantes.

A nível empresarial, poderá ser importante aceder a dados confidenciais da

empresa, algo que poderá ser complicado pela ausência de uma ligação à internet. Com

ligações sem fio, pode-se garantir conectividade em qualquer lugar, a qualquer

momento. Por exemplo, mesmo em casa é importante ter conectividade sem fio. Os

routers sem fio permitem partilhar a ligação com vários dispositivos, incluindo

telemóveis. Contudo, fora de casa, a cobertura WLAN fornecida por estes aparelhos não

está disponível. Nestes casos, pode-se ligar a uma rede GSM, UMTS ou HSDPA (2G,

3G ou 3.5G) com a ajuda de um telemóvel, que poderá funcionar como modem para o

portátil, ou com a ajuda de uma pen de acesso a internet móvel (essencialmente um

modem sem fio que liga a uma rede móvel mediante o pagamento de uma subscrição).

Há também locais que fornecem pontos de acesso WLAN gratuitos, tais como cafés,

estações de serviço ou mesmo transportes públicos (destacando-se aqui o caso da STCP

que lançou uma rede WLAN gratuita para utilizadores da carreira 205 no passado mês

de Janeiro).

Nalguns casos, pode-se até utilizar as redes sem fio para substituir redes com fio.

Isto é particularmente útil mesmo a nível particular, já que os benefícios de uma rede

sem fio são semelhantes aos de uma rede com fio, e também na montagem de

exposições (poupa-se dinheiro e tempo). É também possível utilizar estas redes para

fornecer conteúdos multimédia (por exemplo, o serviço Music Box da PT

Comunicações requer uma ligação à internet, seja com fio, sem fio ou mesmo através de

um telemóvel para fazer streaming de música).

Destacam-se inúmeros dispositivos com capacidades de comunicar sem fios:

- Sensores: recebem ou emitem ondas rádio que fazem com que uma certa ação

seja desempenhada;

- Controladores integrados: utilizados em ratos, teclados, auriculares sem fio e

televisões.

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- Pagers: permitem receber mensagens curtas através de redes dedicadas. Foram

substituídos pelos telemóveis, graças à evolução do serviço SMS (Short Message

Service, Serviço de Mensagens Curtas).

- Telemóveis: no início apenas permitiam a receção e envio de voz ou de

mensagens curtas. Hoje em dia, têm capacidades para aceder à internet, tirar fotografias

e até transmiti-las para outros dispositivos, com a ajuda da tecnologia Bluetooth,

WLAN ou através das redes móveis (GSM, UMTS ou HSDPA)

- Portáteis: como oferecem capacidades semelhantes às de um computador de

secretária, são muito procurados e úteis para comunicar à distância. Podem comunicar

com vários tipos de redes e as suas capacidades são aumentadas com acessórios USB.

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Anexo 7 - Redes sem fios

A tecnologia de redes ajudou a simplificar a construção de redes, permitindo a

vários utilizadores partilhar recursos em casa ou na empresa sem as dificuldades

associadas às redes com fio, nomeadamente perfurar as paredes ou amarrar cabos

Ethernet ao longo de um edifício de escritórios ou em casa. Esses recursos podem

incluir ligações de banda larga à Internet, impressoras de rede, arquivos de dados e até

transmissão de áudio e vídeo. Este tipo de partilha de recursos tornou-se mais habitual

na medida em que os utilizadores mudaram os seus hábitos de trabalho, substituindo a

utilização autónoma para um trabalho em redes, onde cooperam utilizando sistemas

operacionais diferentes e hardware periférico diferente. Os utilizadores de portáteis têm

a liberdade de utilizar o seu computador em qualquer lugar, sem ter de se preocupar

com a existência de um ponto de rede disponível para aceder à internet ou a uma rede

corporativa. Com esta tecnologia, qualquer quarto de uma casa ou escritório podem ser

ligados em rede, é possível adicionar utilizadores à rede com a simples instalação de

uma placa de rede sem fio. As rede sem fio permitem participar em reuniões em

qualquer espaço, seja um refeitório, corredor, pátio, ou onde quer que surja a inspiração,

disponibilizando em tempo real ligação à rede para utilização profissional, seja para o

envio de e-mail ou trabalhar em folhas de cálculo partilhadas.