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Apostila de Telecomunicações2012

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ESCOLA PROFISSIONAL MARIANA SEIXAS

Manual Terico

P.A.P. Prova de Aptido Profissional TRANSMISSOR FMAno lectivo 2000/2001

1 NDICE2 3 4 ABREVIATURAS ...................................................................................... 4 INTRODUO .......................................................................................... 6 SISTEMAS DE COMUNICAO ................................................................ 74.1 4.2 4.3 4.44.4.1 4.4.2

SISTEMAS DE COMUNICAO GENRICOS ......................................................... 7 ELEMENTOS DE UM SISTEMA DE COMUNICAO ............................................... 8 SISTEMAS DE COMUNICAO ............................................................................ 8 SISTEMAS DE COMUNICAO POR SINAIS ELCTRICOS ..................................... 8SISTEMAS VIA CABO ........................................................................................... 8 SISTEMAS VIA RDIO .......................................................................................... 9

4.5 4.6

TRANSDUTORES, MODULADORES E DESMODULADORES ................................. 10 10 O CANAL DE RDIO-FREQUNCIA ................................................................... 11 11

5

PROPAGAO DE ONDAS ELECTROMAGNTICAS ............................... 115.1 5.2 5.35.3.1

PROPAGAO DAS ONDAS RDIO ................................................................... 15 15 PROPAGAO DAS ONDAS DE SUPERFCIE ....................................................... 16 16 PROPAGAO DAS ONDAS IONOSFRICAS ....................................................... 17 17A CAMADA IONOSFRICA ................................................................................. 17

5.45.4.1

MECANISMO DE REFLEXO ............................................................................. 18 18FREQUNCIA CRTICA DA CAMADA .................................................................. 18

5.5 5.6 5.7 5.8 5.9

MXIMA FREQUNCIA UTILIZVEL (MFU) .................................................... 19 19 DESVANECIMENTO OU FADING ........................................................................ 19 19 ONDAS DIRECTAS ............................................................................................ 19 19 O ALCANCE DAS EMISSES ............................................................................. 19 19 COMUNICAES VIA SATLITE ....................................................................... 21 21

6

TRANSMISSORES................................................................................... 226.1 6.2 6.36.3.1 6.3.2

DIAGRAMAS BSICOS DE TRANSMISSORES DE AM ......................................... 23 23 OBTENO DA ESTABILIDADE DE FREQUNCIA .............................................. 25 25 OBTENO DE POTNCIA DE SADA ADEQUADA ............................................. 27 27TRANSMISSORES COM MODULAO EM BAIXO NVEL .................................... 28 TRANSMISSOR COM MODULAO EM ALTO NVEL.......................................... 29

6.4

O TRANSMISSOR DE VHF FM....................................................................... 30 30

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RECEPTORES ........................................................................................ 347.17.1.1

O FUNCIONAMENTO DO SUPER-HETERDINO .................................................. 34 34CIRCUITOS ESSENCIAIS PARA UM RECEPTOR SUPER-HETERDINO .................. 36

7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8

O AMPLIFICADOR DE RF ................................................................................. 37 37 CONVERSORES DE FREQUNCIA ...................................................................... 37 37 O AMPLIFICADOR DE FI................................................................................... 39 39 INTERMODULAO POR SINAIS INTENSOS ....................................................... 41 41 O CONTROLE AUTOMTICO DE GANHO (CAG)............................................... 42 42 O RECEPTOR DE FM ........................................................................................ 47 47 LIMITADOR ...................................................................................................... 47 47

8

AMPLIFICADORES SINTONIZADOS ......................................... 498.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10 8.11 SELECTIVIDADE ............................................................................................... 49 49 SINTONIA MLTIPLA ....................................................................................... 50 50 SINTONIA ESCALONADA .................................................................................. 51 51 SENSIBILIDADE ................................................................................................ 51 51 FACTOR DE RUDO ........................................................................................... 51 51 PROJECTO PARA BAIXO RUDO ........................................................................ 52 52 BANDA DINMICA ........................................................................................... 52 52 PROCEDIMENTOS PARA AUMENTO DA BANDA DINMICA ............................... 53 53 ESCOLHA DO DISPOSITIVO AMPLIFICADOR...................................................... 53 53 REDUO DO GANHO ...................................................................................... 54 54 AUMENTO DA POTNCIA DO AMPLIFICADOR ................................................... 54 54

9

OSCILADORES DE RF ........................................................................... 549.19.1.1 9.1.2 9.1.3

CLASSIFICAO ............................................................................................... 54 54QUANTO AO PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO ................................................... 54 QUANTO FREQUNCIA DE FUNCIONAMENTO ................................................ 55 QUANTO FORMA DE ONDA ............................................................................ 55

9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8

OSCILADORES LC............................................................................................ 56 56 ELOS DE REALIMENTAO COM TRS IMPEDNCIAS ...................................... 57 57 CONSIDERAES DE PROJECTO DO OSCILADOR LC......................................... 57 57 OSCILADORES A CRISTAL ................................................................................ 60 60 O CRISTAL OSCILADOR ................................................................................... 61 61 O CRISTAL COMO OSCILADOR ........................................................................ 62 62 CRISTAIS DE SOBRETOM .................................................................................. 63 63

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10 MODULADORES EM AMPLITUDE ......................................................... 6410.1 10.2 10.3 10.4 10.5 PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO ....................................................................... 65 65 MODULADORES DE AMPLITUDE SNCRONOS, ACTIVO, DE ALTO NVEL .......... 65 65 DETERMINAO DA POTNCIA DO SINAL MODULANTE ................................... 66 66 MODULADOR QUADRTICO COM TRANSSTOR DE EFEITO DE CAMPO ............. 67 67 MODULADORES DE AMPLITUDE PARA AM COM PORTADORA ......................... 68 68

11 MODULAO AM SEM PORTADORA ................................................... 6911.1 MODULAO AM DSB/SC .......................................................................... 69 69VANTAGENS ...................................................................................................... 69 DESVANTAGENS ................................................................................................ 70 APLICAES ...................................................................................................... 70 11.1.1 11.1.2 11.1.3

11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9

PROCESSO DE OBTENO DO SINAL AM DSB/SC ....................................... 70 70 MODULADORES SNCRONOS ............................................................................ 72 72 MODULADORES EM ANEL ................................................................................ 74 74 MODULAO EM SSB ..................................................................................... 75 75 SSB POR FILTRAGEM ....................................................................................... 76 76 O FILTRO DE BANDA LATERAL........................................................................ 79 79 FILTROS MECNICOS ....................................................................................... 79 79 AMPLIFICADOR LINEAR ................................................................................... 81 81

12 MODULAO EM FREQUNCIA E FASE ............................................... 8312.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 OBTENO DA MODULAO ANGULAR .......................................................... 84 84 ESPECTRO DO SINAL FM ................................................................................. 84 84 RELAO DE DESVIO ....................................................................................... 85 85 A PR-ENFASE ................................................................................................. 86 86 LIMITADOR DE DESVIO .................................................................................... 87 87 FILTRO PASSA-BAIXO ...................................................................................... 87 87 MODULADOR DE FREQUNCIA A VARICAP ...................................................... 88 88 DESMODULADOR FM ...................................................................................... 89 89DETECTORES DE INCLINAO ........................................................................... 89 DETECTOR DE QUADRATURA ............................................................................ 91

12.8.1 12.8.2

13 APLICAO DO PROJECTO ................................................................... 9313.1 13.2 13.3 DIAGRAMA ESQUEMTICO ............................................................................... 94 94 DADOS TCNICOS ............................................................................................ 94 94 FAZENDO A PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO...................................................... 94 94

14 CONCLUSO ......................................................................................... 96 15 BIBLIOGRAFIA ...................................................................................... 97Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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2 ABREVIATURASRF Rdio-frequncias OEM Onda electromagntica Tx Transmissor LT Linha de transmisso VLF Frequncia muito baixa (Very Low Frequency) LF Frequncia baixa (Low Frequency) MF Frequncia mdia (Medium Frequency) HF Frequncia alta (High Frequency) VHF Frequncia muito alta (Very High Frequency) UHF Frequncia ultra elevada (Ultra High Frequency) SHF Frequncia super elevada (Super High Frequency) EHF Frequncia extremamente elevada (Extra High Frequency) Fc Frequncia crtica MFU Mxima frequncia utilizvel FOT ptima frequncia de trabalho LUF Mnima frequncia utilizvel AM Modulao em Amplitude (Amplitude Modulation) DSB Modulao de banda lateral dupla (Double Side Modulation)Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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SSB Modulao de banda lateral simples (Single Side Modulation) FM Modulao em Frequncia (Frequency Modulation) AF Alta frequncia LC Circuito constitudo por uma Bobine e um Condensador PLL Anel de fase fechada (Phase Locked Loop) CW Onda contnua FI Frequncia Intermdia FDM Multiplexagem de frequncia CAG Controle automtico de ganho CAF Controle automtico de frequncia RC Circuito constitudo por uma Resistncia e um Condensador Vcc Tenso de alimentao USB Banda lateral superior (Upper Side Band) LSB Banda lateral inferior (Lower Side Band) PM Modulao de Fase (Phase Modulation) FPF Filtro passa-banda FPF-LC Filtro passa-banda constitudo por uma bobine e um condensador

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3 INTRODUOA rdio difuso pirata sempre esteve ao redor por muito tempo, desde os primrdios do rdio. Recentemente, ganhou renovada popularidade. Ao redor do mundo, as emissoras piratas de Ondas Curtas, FM e estaes de televiso tm dado um grande salto positivo. Existem inmeras razes para construir uma estao pirata sendo a diverso a sua principal causa, pois no se exige grande habilidade tcnica. Com o projecto de um Transmissor de FM, pretendemos adquirir e dar a conhecer o princpio de funcionamento de uma estao de rdio difuso, mais concretamente a parte de emisso de sinal com que diariamente somos confrontados mas sem dar por isso. A nossa principal causa na escolha do projecto de um Transmissor de FM, foi o iniciar de uma implementao de rdio interna na escola.

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4 SISTEMAS DE COMUNICAO inegvel a importncia dos modernos sistemas de comunicao para a economia, a cultura e a cincia, entre outras actividades. Isto decorre da enorme quantidade de informaes geradas em locais diferentes daquele onde elas so utilizadas. Informaes transitam entre estabelecimentos bancrios e comerciais por meio de sistemas de comunicao espalhados pelo mundo inteiro; programas de rdio e televiso so transmitidos para centenas de milhes de pessoas em todos os continentes, difundindo notcias, cultura e lazer; sinais oriundos de naves espaciais em regies distantes do sistema solar chegam Terra trazendo informaes que resultam em novas descobertas cientficas. Tudo isso, com a velocidade da luz.

4.1 SISTEMAS DE COMUNICAO GENRICOSA Figura 1 mostra a representao de uma cadeia de comunicao, podendo-se identificar trs elementos essenciais: a fonte de informao, o sistema de comunicao e o destino. A fonte de informao , como o nome sugere, a origem da mensagem ou informao transmitida. Esta costuma apresentar-se na forma de sons, imagens ou textos. O destino onde a informao ser utilizada. A finalidade do sistema de comunicao transportar a informao da fonte at ao destino, preservando ao mximo as suas caractersticas originais.

Figura 1 Um sistema de comunicao dentro de uma cadeia de comunicao.

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4.2 ELEMENTOS DE UM SISTEMA DE COMUNICAOA Figura 2 mostra os elementos que fazem parte de um sistema de comunicao.

Figura 2 Diagrama de blocos de um sistema de comunicao.

4.3 SISTEMAS DE COMUNICAOO transmissor tem a finalidade de transformar a informao nele aplicada num sinal adequado para vencer a distncia que o separa do receptor. Nos diagramas de blocos, o fluxo do sinal representado pelas setas. O meio de transmisso responsvel pelo transporte do sinal do transmissor at ao receptor, sendo, com certeza, o elemento que, isoladamente, exerce maior influncia sobre o desempenho de um sistema de comunicao determinando, inclusive, o tipo de transmissor e receptor utilizados. Por fim, ao receptor cabe a tarefa de resgatar a informao presente no sinal recebido, devolvendo-lhe o formato original.

4.4 SISTEMAS DE COMUNICAO POR SINAIS ELCTRICOSOs sistemas de comunicao que utilizam sinais elctricos para a transmisso de informaes conseguem excelente desempenho no processamento dos sinais, sendo indicados para comunicao a grandes distncias. Esses sistemas de comunicao podem ser divididos em dois grandes grupos: os sistemas via cabo e os sistemas via rdio. 4.4.1 SISTEMAS VIA CABO O meio de transmisso utilizado nos sistemas de comunicao via cabo , como o nome sugere, um cabo condutor, chamado de linha de transmisso.Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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Os sistemas via cabo so adequados para comunicao a curta distncia, principalmente nas regies urbanas. A necessidade de uma linha de transmisso, interligando o transmissor ao receptor, torna impossvel a comunicao mvel e a implantao de linhas de transmisso para servir regies escassamente povoadas uma das principais causas dos custos elevados deste sistema. 4.4.2 SISTEMAS VIA RDIO Os sistemas de comunicao via rdio utilizam ondas electromagnticas como elemento de ligao entre transmissor e receptor. Como essas ondas possuem a propriedade de se irradiarem pelo ar, dispensando a existncia de quaisquer meio fsico para sua transmisso, a implantao de sistemas de comunicao via rdio muito facilitada. Quando comparados aos sistemas via cabo, os sistemas de comunicao via rdio apresentam as seguintes diferenas: utilizam equipamentos electrnicos relativamente complexos para o processamento dos sinais necessrios ao funcionamento do sistema; a confiabilidade menor e depende das condies de propagao da onda electromagntica. Em compensao, os custos de implantao so menores para distncias superiores a algumas dezenas de quilmetros. Essas caractersticas tornam os sistemas via rdio adequados para comunicao a longa distncia. 4.4.2.1 CONFIGURAO DO SISTEMAUm sistema de comunicao via rdio constitudo, pelo menos, por duas estaes de rdio, sendo uma emissora e a outra receptora. (Figura 3).

Cada estao composta por equipamentos de tratamento de sinais de rdio, uma linha de transmisso e uma antena. No caso da estao emissora, a funo dos equipamentos de tratamento de sinais de rdio gerar sinais de ondas electromagnticas, enquanto que a funo da linha de transmisso conduzir este sinal at antena para esta os transmitir.Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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No caso da estao receptora, a funo da antena receber os sinais electromagnticos, enquanto que os aparelhos de tratamento de sinais de rdio desmodulam os sinais que lhe so chegados atravs da linha de transmisso.

Figura 3 Diagrama de blocos de um sistema de comunicao via rdio.

4.5 TRANSDUTORES, MODULADORES E DESMODULADORESPara transformar em sinais elctricos as informaes que se apresentam originalmente na forma de sons ou imagens, os sistemas de comunicao utilizam transdutores electroacsticos, electromecnicos ou optoelectrnicos. O microfone, utilizado para transformar sons em sinais elctricos, e o alto-falante, para fazer a transformao oposta, so exemplos de transdutores electroacsticos. Para transformar os sinais provenientes de transdutores em sinais adequados para a transmisso por meio de ondas electromagnticas, utilizam-se circuitos moduladores. Os moduladores so circuitos utilizados com a finalidade de incorporar informao a um sinal de alta frequncia, controlando-lhe uma de suas caractersticas a amplitude, a frequncia ou a fase. O sinal correspondente informao e o sinal de alta frequncia so chamados de sinal modulante e portadora, sendo este ltimo proveniente de um circuito oscilador. O sinal de sada do modulador chamado de sinal modulado.

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Tanto a portadora quanto o sinal modulado so denominados sinais de rdio-frequncia, ou RF 1 , devido ao uso intensivo da modulao nos sistemas de comunicao via rdio. Para se recuperar a informao incorporada ao sinal modulado, os receptores de rdio utilizam circuitos desmoduladores, que operam segundo os mesmos princpios utilizados nos moduladores (pelo menos quando se tratar de sinais modulados em amplitude).

4.6 O CANAL DE RDIO-FREQUNCIAA antena de uma estao emissora de rdio irradia para o ar sinais na forma de ondas electromagnticas. Como grande o nmero de estaes emissoras existentes, uma antena receptora ir captar inmeros outros sinais, alm do sinal desejado. Portanto, antes de recuperar a informao contida num determinado sinal, necessrio separ-lo. Para que isso possa ser realizado, o sinal precisa possuir alguma caracterstica que permita distingui-lo dos demais. Esta caracterstica a sua frequncia.

5 PROPAGAO DE ONDAS ELECTROMAGNTICASA comunicao atravs do rdio est relacionada com a existncia de uma onda electromagntica (OEM) interligando uma estao emissora a uma ou mais estaes receptoras (Figura 4). A estao emissora geralmente composta por um transmissor (Tx), que gera a energia de rdio-frequncia (RF), uma linha de transmisso (LT), que serve para conduzir a energia de rdio-frequncia produzido pelo emissor, e uma antena, que transforma essa energia numa onda electromagntica. A estao receptora composta por uma antena, uma linha de transmisso e um receptor. A finalidade da antena receptora extrair uma parte da energia da onda electromagntica e transform-la em energia de rdiofrequncia, que conduzida atravs da linha de transmisso at ao receptor, onde devidamente processada.1

Todas as abreviaturas constam nas pginas 91 e 92. Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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Figura 4 Diagrama bsico de um sistema de comunicao via rdio.

Uma onda electromagntica comporta por um campo elctrico e um campo magntico perpendiculares entre si e ao sentido de propagao (Figura 5).

Figura 5 Aspecto de uma onda electromagntica.

A onda electromagntica propaga-se no vcuo velocidade da luz. Duas cristas consecutivas do campo elctrico estaro separadas por uma distncia igual ao seu comprimento de onda. A direco do campo elctrico de uma onda electromagntica paralela ao eixo longitudinal do elemento irradiante da antena e determina a sua polarizao (Figura 6).

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Figura 6 Polarizao de uma onda electromagntica.

Quando uma onda electromagntica se propaga na superfcie terrestre, ou seja, em condies diversas quelas do espao livre, percebe-se a ocorrncia de reflexo, refraco e difraco (Figura 7), de forma semelhante ao que ocorre nas ondas de luz, descontadas as diferenas de comprimento de onda.

Figura 7 O fenmeno da reflexo, refraco e difraco de uma onda electromagntica

Como no caso das ondas luminosas, a reflexo depende da existncia de uma superfcie condutora. Tambm importante que o vector do campo elctrico da onda electromagntica seja perpendicular a essa superfcie. A relao entre a intensidade da onda reflectida e da onda incidente chamada de coeficiente de reflexo, e varia de 0, para isolantes, at 1, para condutores perfeitos. Em se tratando de ondas de rdio, a reflexo mais comum ocorre no solo, nos edifcios e montanhas.Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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A refraco ocorre na passagem da onda electromagntica pela regio limtrofe entre dois meios, com constantes dielctricas diversas e num ngulo diferente da normal (Figura 8). um fenmeno amplamente aproveitado na comunicao em ondas curtas, onde ocorre a chamada reflexo ionosfrica, causada pela variao da densidade da camada ionosfrica (mnima na regio limite e mxima na regio central).

Figura 8 Refraco de uma onda electromagntica na ionosfera.

A difraco um fenmeno que pode ser explicado pelo uso do princpio de Huygens: cada frente de onda equivale a uma coleco de radiadores infinitesimais, radiando para a frente ondas esfricas (Figura 9).

Figura 9 Princpio de Huygens.

De acordo com esse princpio, quando as frentes de onda atingem um obstculo de dimenses comparveis ao seu comprimento de onda, elas o

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contornam. Por isso a certa distncia atrs do obstculo possvel a captao dos sinais de rdio (Figura 10).

Figura 10 Difraco da onda de rdio por um obstculo.

A difraco , por sua natureza, til na propagao de ondas mdias e longas.

5.1 PROPAGAO DAS ONDAS RDIOA propagao das ondas electromagnticas nas proximidades do solo dependem da frequncia e das caractersticas do percurso. As Tabelas 1 e 2 mostram o resumo das principais caractersticas das ondas electromagnticas para diversas bandas de frequncia. As ondas electromagnticas, principalmente as das bandas de VHF e superiores, propagam-se em linha recta, sendo chamadas, por essa razo, de ondas directas, espaciais ou troposfricas. Frequncias inferiores a 3 MHz propagam-se acompanhando a curvatura da Terra. Por isso so chamadas de ondas de superfcie ou terrestres. Esse tipo de ondas responsvel, por exemplo, pela recepo dos sinais das emissoras de ondas mdias.

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P.A.P. Prova de Aptido Profissional TRANSMISSOR FMAno lectivo 2000/2001Tabela 1 Classificao das ondas de rdio.

Sigla

Frequncia

Ondas

Bandas de Frequncia

VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF

muito baixas Baixas Mdias Elevadas muito elevadas ultra elevadas super elevadas extremamente elevadas

muito longas Longas Mdias Curtas --------Microondas Microondas

3 KHz a 30 KHz 30 KHz a 300 KHz 300 KHz a 3 MHz 3 MHz a 30 MHz 30 MHz a 300 MHz 300 MHz a 3 GHz 3 GHz a 30 GHz 30 GHz a 300 GHz

Tabela 2 Caractersticas principais das ondas de rdio.

Frequncia Menor do que 3 MHz (VLF; LF e MF) Entre 3 MHz e 30 MHz (HF) Acima de 30 MHZ (VHF; UHF; SHF e EHF)

Modo de Propagao Ondas Terrestres

Alcance Necessita de potncia elevada.

Variao

Pequena

Ondas Depende da Ionosfricas Proporcional Frequncia hora do dia e da e Directas estao do ano Ondas Directas Depende da altura das antenas Muito pequena

As ondas de rdio da banda de HF so reflectidas pelas camadas ionizadas da atmosfera. Por isso, so chamadas de ondas ionosfricas ou indirectas.

5.2 PROPAGAO DAS ONDAS DE SUPERFCIEQuando a propagao se faz sobre um terreno de alta condutividade, ou sobre a superfcie do mar, a atenuao da onda terrestre pequena, permitindo uma comunicao eficiente e confivel, principalmente se a potncia transmitida

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for elevada. Para distncias de at 1000 Km, a intensidade de campo de uma onda de superfcie relativamente estvel.

5.3 PROPAGAO DAS ONDAS IONOSFRICASExistem diversas camadas ionizadas localizadas a diferentes altitudes. O principal efeito dessas camadas reflectir de volta para a terra as ondas de rdio da banda de HF, permitindo um alcance mundial para esse tipo de onda. 5.3.1 A CAMADA IONOSFRICA A ionosfera a camada superior da atmosfera e est localizada a altitudes superiores a 70Km, em mdia. Sua origem est relacionada com a radiao solar, principalmente a radiao ultravioleta e as partculas alfa e beta do sol. Como nas altitudes elevadas a densidade molecular do gs atmosfrico muito baixa, os electres arrancados dos tomos encontram dificuldades para a recombinao. Quanto maior a altitude, tanto menor a possibilidade de recombinao. Por isso, as camadas mais elevadas permanecem ionizadas durante toda a noite. O mesmo no acontece com as camadas inferiores da ionosfera, porque ali a densidade elevada suficiente para que o tempo de recombinao no ultrapasse alguns minutos. A Tabela 3 mostra as caractersticas mais importantes das diversas camadas ionosfricas.Tabela 3 Caractersticas das camadas ionosfricas.

Camada D E F1 F2 F

Altitude/Espessura (Km) 70 / 10 100 / 25 180 / 20 200 a 400 / at 200 280

Horrio Dia Dia Dia Dia Noite

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5.4 MECANISMO DE REFLEXOQuando uma onda electromagntica atinge uma camada ionizada, os electres desta camada, por serem mais leves, so colocados em movimento. Se a densidade da camada for elevada ou o comprimento da onda for muito longo, o electro poder chocar com uma molcula de gs. No choque, a energia absorvida pelo electro libertada de forma aleatria e, portanto, sem contribuir para o mecanismo de reflexo. Contudo, se a densidade da camada e o comprimento de onda forem menores, a possibilidade de choque pequena e a energia absorvida pelo electro devolvida na forma de uma onda electromagntica, que poder ser recebida na superfcie da Terra. Finalmente, se a densidade da camada ionosfrica for muito pequena, o nmero de electres livres ser insuficiente para reflectir a onda electromagntica, que se perder no espao, no retomando Terra. 5.4.1 FREQUNCIA CRTICA DA CAMADA A frequncia crtica (fc) para uma dada camada a maior frequncia que pode ser devolvida para a Terra pela camada, para um raio de incidncia normal (Figura 11).

Figura 11 Medio da altura da camada ionosfrica.

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5.5 MXIMA FREQUNCIA UTILIZVEL (MFU) a mais alta frequncia que pode ser reflectida pela camada para determinado ngulo de incidncia da onda electromagntica. A mxima frequncia utilizvel no ultrapassa os 35 MHz.

5.6 DESVANECIMENTO OU FADING uma flutuao na intensidade de uma onda electromagntica que ocorre devido, principalmente, interferncia entre duas ondas que incidem sobre a antena receptora. um fenmeno comum na recepo de ondas curtas. Pode ser evitado pelo uso de duas ou mais antenas separadas de um comprimento de onda, pelo menos.

5.7 ONDAS DIRECTASAs ondas directas viajam em linha recta e seu alcance limitado ao horizonte ptico. Na verdade, o horizonte de rdio 4/3 mais distante que o horizonte ptico (Figura 12).

Figura 12 Horizonte de rdio para ondas directas.

5.8 O ALCANCE DAS EMISSESO alcance das transmisses de rdio est relacionado, principalmente, com a frequncia da onda electromagntica, a potncia utilizada na transmisso e o tipo de antena utilizada. Um alcance mundial pode ser conseguido pelo emprego de sinais de ondas curtas ou HF, cujas frequncias esto compreendidas entre 3 e 30 MHz. Quanto maior a frequncia utilizada, dentro desta banda, maior o alcance dos sinais. A tabela 4 mostra o alcance aproximado das emisses em funo da frequncia. OsDaniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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valores ptimos variam com as estaes do ano e com os ciclos de manchas solares de 11 anos. Em todo caso, a frequncia ptima de trabalho (FOT) est em torno de 85% da MUF e a mnima frequncia utilizvel (LUF) est em torno de 60% da MUF.Tabela 4 Alcance das emissoras em ondas curtas em funo de frequncia.

Frequncia (MHz) Distncia (Km) Dia 100 a 200 200 a 300 300 a 500 500 a 700 700 a 1000 1000 a 2000 2000 a 4000 4000 a 8000 8000 a 20000 3a4 4a5 5a7 7a9 8 a 12 10 a 15 13 a 18 14 a 22 17 a 30 Noite 3a4 3a5 3a6 3a7 4a8 5a9 7 a 12 10 a 14 13 a 17

A potncia utilizada nas transmisses em ondas curtas deve ser suficiente para que se possa superar o rudo elctrico, que costuma ser elevado, principalmente nas frequncias mais baixas e para compensar a falta de directividade das antenas utilizadas. Os sinais das bandas de VHF, UHF e SHF propagam-se exclusivamente atravs de ondas directas e constituem os sistemas de enlace por visibilidade, nos quais uma antena deve ver a outra. A potncia de emisso pode ser pequena Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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de apenas alguns watts em virtude da reduzida intensidade de rudo presente nas frequncias superiores a 30 MHz e do ganho das antenas que, devido s suas dimenses mais reduzidas, facilita a utilizao de elementos directores, o que concentra a energia irradiada pela antena numa direco definida. O alcance confivel no costuma ultrapassar 40 Km.

5.9 COMUNICAES VIA SATLITEA ionosfera no permite que se obtenha confiabilidade total das comunicaes a longa distncia na banda de HF. Embora a banda de VLF permita enlaces seguras a longa distncia, a largura da banda disponvel insuficiente para as actuais necessidades do homem. Por outro lado, as comunicaes em VHF, UHF e SHF esto limitadas a distncias de poucas dezenas de quilmetros, se no levarmos em conta o uso da tcnica da tropodifuso. Distncias maiores obrigam o uso de estaes repetidoras de sinal. Como a distncia mdia entre cada repetidora no ultrapassa 40 Km, a comunicao entre dois centros separados 400 Km obriga o uso de, pelo menos, 9 repetidoras (Figura 13).

Figura 13 Enlace de rdio-visibilidade entre duas cidades afastadas.

Actualmente, prefere-se a utilizao de um satlite geoestacionrio orbitando a Terra a aproximadamente 36000 Km de altitude (Figura 14).

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Figura 14 Enlace via satlite

Nesta altitude, o tempo de translao do satlite de 24 horas, ou seja, coincide com o perodo de rotao da Terra, fazendo com que o satlite permanea sempre sobre um determinado ponto de linha do Equador. Devido grande altitude do mesmo, possvel afastar as antenas das estaes rastreadoras em at aproximadamente 1/3 da circunferncia terrestre, ou quase 15000 Km de distncia entre elas. A banda de frequncia apropriada para esse tipo de comunicaes deve ser suficientemente elevada para que as ondas de rdio perfurem as camadas ionosfricas. Isso fixa o limite inferior de frequncia em torno de 100 MHz. No outro extremo, contudo, a frequncia no poder ser to elevada a ponto de haver absoro atmosfrica. Isso fixa o limite superior de frequncias em, talvez, 12GHz. As frequncias de funcionamento tpicas ficam em volta de 4 e 6 GHz. A largura da banda tpica excede 500 MHz. A potncia de sada do satlite equivalente a mais de 100 W considerando o ganho de sua antena.

6 TRANSMISSORESA modulao em amplitude , sem dvida, um dos meios mais utilizados para a transmisso de informao distncia. A rdio difuso em ondas mdias e curtas e a televiso so exemplos bastante significativos da importncia deste tipo de modulao. Ela utilizada na rdio comunicao entre naves espaciais e aDaniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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torres de controle, nos servios de rdio txi e banda do cidado, sem falar nos equipamentos utilizados pelos rdio amadores e nos aparelhos de rdio controle.

6.1 DIAGRAMAS BSICOS DE TRANSMISSORES DE AMO estudo dos transmissores modulados em amplitude ser iniciado pela anlise de alguns circuitos bsicos, suas deficincias de funcionamento e os meios para as sanar. As figuras 15 e 16 mostram dois circuitos muito simples. So basicamente osciladores de rdio-frequncia modulados em amplitude, sendo utilizados cristais para obteno de uma maior estabilidade de frequncia. O dispositivo oscilador pode ser um transstor bipolar de juno.

Figura 15 Oscilador modulado em amplitude

Figura 16 Modulao por absoro

O circuito de Figura 15 emprega o mtodo da modulao sncrona. A potncia de sada proporcional ao quadrado da tenso de alimentao, que, por sua vez, consiste na soma de uma tenso contnua com a tenso do sinal modulador. O circuito da Figura 16 utiliza o mtodo da absoro para conseguir a modulao em amplitude. Um microfone de carvo acoplado atravs do transformador de RF ao circuito de antena. Falando-se ao microfone, provocamse variaes na sua resistncia, ocasionando uma maior ou menor absoro de

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potncia do sinal RF. Assim, a potncia entregue antena ser a diferena entre a potncia produzida pelo oscilador de RF e a absorvida pelo microfone. Embora funcione, o circuito da Figura 15 apresenta vrios inconvenientes: a) A conexo de uma antena directamente ao oscilador prejudica a estabilidade de frequncia. Isto ocorre porque a frequncia de um oscilador depende da sua impedncia de carga que, no caso, a antena. Como a impedncia de uma antena depende da posio de seus elementos em relao ao ambiente que a cerca, variaes sbitas e imprevisveis de impedncia podero ocorrer em caso de vento ou em funcionamento mvel; b) A modulao em amplitude sendo afectada directamente sobre o oscilador, gera uma modulao em frequncia indesejada. Isso ocorre porque as variaes de tenso aplicadas ao oscilador, como no circuito da Figura 15, provocam alteraes nas capacitncias intereletrdicas do dispositivo oscilador, que, por sua vez, fazem variar a frequncia do oscilador. No circuito de Figura 16, as variaes da resistncia da cpsula microfnica causam, tambm, alguma modulao em frequncia, uma vez que o microfone faz parte da carga do oscilador; c) A potncia de sada limitada pelo ganho de potncia do dispositivo oscilador e pela mxima potncia permitida sobre o cristal. Isso limita a potncia de sada a cerca de 50 W, na melhor das hipteses, se for utilizada uma vlvula osciladora de potncia e um cristal robusto como, por exemplo, o tipo T2. Com transstores, a potncia gerada no exceder, provavelmente, uns 5 W, devido ao menor ganho de potncia desses elementos;

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d) O funcionamento do oscilador em alta potncia aquece excessivamente seus componentes, alterando-lhes as caractersticas e, em consequncia, provocando mudana na frequncia gerada. Esse fenmeno conhecida como deriva trmica. Fica evidente pelo exposto que os circuitos examinados no conseguem atender de maneira adequada a dois importantes requisitos dos transmissores de rdio, que so: a) Estabilidade de frequncia; b) Potncia de sada adequada. Sero analisadas aqui as medidas necessrias para a construo de um transmissor de AM com estabilidade de frequncia e potncia necessrias.

6.2 OBTENO DA ESTABILIDADE DE FREQUNCIAPara a obteno da estabilidade de frequncia exigida pelas normas tcnicas das telecomunicaes, necessria a adopo das seguintes medidas: a) A modulao deve ser efectuada num estgio posterior ao oscilador; b) O circuito oscilador deve trabalhar em regime reduzido de potncia, para evitar o aquecimento excessivo e diminuir a deriva trmica; c) Um estgio separador deve ser includo entre o oscilador e o amplificador modulador. Isso acontece porque, durante o processo de modulao em alto nvel, ocorrem variaes considerveis na impedncia de entrada do amplificador modulado. (Um separador um amplificador de baixo nvel com realimentao interna nula ou bastante reduzida. Isso evita que variaes na impedncia de carga afectem a impedncia de entrada);

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d) A utilizao de estgios multiplicadores de frequncia tambm contribui para a melhoria da estabilidade da frequncia do oscilador de portadora. Isso acontece por dois motivos. O primeiro porque a estabilidade de um oscilador de RF aumenta quando a frequncia de oscilao pequena em relao frequncia de transio do dispositivo oscilador. Por isso, um ou mais estgios multiplicadores de frequncia podem ser utilizados com o objectivo de permitir uma frequncia de funcionamento relativamente baixa no oscilador de portadora, mesmo em transmissores que operem na banda de VHF. O segundo motivo para o uso de multiplicadores de frequncia porque o sinal indesejado proveniente dos ltimos estgios est fora da frequncia de funcionamento dos primeiros estgios, evitando com isso a possibilidade de realimentao. O multiplicador de frequncia deve operar em baixo nvel, uma vez que o seu rendimento menor do que o de um amplificador comum. Dessa maneira, a sua localizao correcta logo aps o estgio separador. Para que o sinal de sada do multiplicador seja o mais puro possvel, necessrio usar em sua sada um filtro passabanda bastante selectivo, eliminando a frequncia fundamental e os harmnicos indesejados. A Figura 17 mostra a localizao correcta dos estgios separador e multiplicador, num transmissor de rdio.

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Figura 17 Localizao dos estgios separador e multiplicador.

6.3 OBTENO DE POTNCIA DE SADA ADEQUADAA potncia de sada necessria para um transmissor varia em funo do alcance desejado e das normas e portarias que regulamentam as comunicaes em determinado pas. Tecnicamente falando, a potncia de sada necessria conseguida pelo uso de amplificadores de potncia de RF. Transmissores de AM de potncia superior a 1 W utilizam vrios estgios amplificadores para a obteno da potncia desejada. Normalmente, o ganho de um estgio amplificador de potncia de RF est compreendido entre 3 e 100 vezes, ou seja, entre 4.8 e 20 dB. O ganho de cada estgio depende da sua potncia de sada. Amplificadores transistorizados de potncia elevada (acima de 30 W) geralmente fornecem um ganho de potncia inferior a 5 (7 dB). Em consequncia, um transmissor de AM de 50 W, por exemplo, utiliza pelo menor 3 ou 4 estgios amplificadores aps o oscilador (Figura 18). Analisando-se os valores apresentados na Figura 18, percebe-se como o ganho de potncia diminui com o aumento da potncia de sada. Por isso, a obteno de potncias muito superiores a 50 W exige, quase sempre, o uso de amplificadores compostos (amplificadores que utilizam mais do que um transstor por estgio), com transstores associados em paralelo, em contra-fase ou em ponte. Tambm se torna interessante, para potncias de sada superiores a 100 W ou 200 W, o uso de vlvulas amplificadoras, uma vez que proporcionamDaniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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um ganho de potncia bastante superior aos dos actuais transstores de potncia de RF. Uma vlvula de transmisso tpica necessita de cerca de 5 W de excitao na sua entrada para fornecer 200 W de sada, o que corresponde a um ganho de potncia de 40 vezes, ou 16 dB.

Figura 18 Distribuio tpica de ganho de um transmissor transistorizado.

Os transmissores de AM podem ser construdos segundo duas tcnicas distintas: a) Modulao em baixo nvel; b) Modulao em alto nvel. 6.3.1 TRANSMISSORES COM MODULAO EM BAIXO NVEL Nesse tipo de transmissor, a modulao do sinal efectuada, como o prprio nome indica, nos estgios de baixa potncia, antes de ltimo estgio amplificador de RF. Isso implica que os estgios amplificadores aps o modulador devero operar linearmente. O funcionamento linear obriga um projecto mais cuidadoso dos amplificadores de potncia, tanto no que se refere polarizao dos transstores, quanto na dissipao de calor, j que os amplificadores trabalham com menor rendimento. O transstor que emprega modulao em baixo nvel, por outro lado, tem a vantagem de tornar possvel a utilizao de diversos tipos de modulao, como, por exemplo, AM, DSB, SSB e FM. Isso ocorre porque o mesmo amplificador de potncia pode ser utilizado na amplificao de todos os sinais.

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A Figura 19 mostra o diagrama simplificado de um transmissor de AM deste tipo. A potncia necessria para se efectuar a modulao pequena, tornando-se mais fcil obt-la. Os estgios amplificadores aps o modulador de AM fazem parte do amplificador linear.

Figura 19 Transmissor de AM com modulao em baixo nvel

Os dispositivos amplificadores devem ser polarizados em classe A, B ou AB. O funcionamento em classe C no permitida por gerar muita distoro por intermodulao, principalmente por produtos de terceira ordem. O estudo mais detalhado desse tipo de equipamento ser realizado quando do estudo dos transmissores de SSB. 6.3.2 TRANSMISSOR COM MODULAO EM ALTO NVEL Nesse tipo de transmissor, a modulao ocorre somente no ltimo estgio amplificador de potncia de RF, ou seja, quando a potncia j suficiente para ser entregue antena transmissora, tornando desnecessria a amplificao posterior do sinal modulado. Isso significa que os estgios amplificadores de potncia de RF amplificam apenas a portadora. Por isso, os amplificadores utilizados so mais econmicos, pois no so necessrios cuidados com relao sua linearidade. Em contra partida, a potncia necessria para se efectuar a modulao deve ser, pelo menos, igual metade da potncia de alimentao do amplificador de potncia de RF modulado. Assim, um estgio cuja potncia de sada seja de 50 W e trabalhe com um rendimento de 70% necessitar de aproximadamente 36 W de potncia, proveniente do sinal modulante.

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O transmissor que emprega modulao em alto nvel mais eficiente no que diz respeito utilizao dos dispositivos amplificadores de RF e ao consumo de energia. Por isso, ele , normalmente, o circuito mais utilizado. A Figura 20 mostra o diagrama de blocos de um transmissor de AM com modulao em alto nvel. Os nveis de potncia indicados so tpicos e correspondem a um rendimento de 67% do amplificador de potncia de RF, de 94% do transformador de modulao e de 50% do amplificador de AF.

Figura 20 Diagrama de blocos de um transmissor de AM

6.4 O TRANSMISSOR DE VHF FMOs transmissores de VHF operam quase sempre em FM. A razo para o uso da modulao em frequncia em VHF deve-se maior largura de banda disponvel nas frequncias elevadas. Por outro lado, a modulao em frequncia muito susceptvel ao desvanecimento selectivo (fading), comum nas frequncias destinadas s bandas de MF e HF (300 KHz a 30 MHz). Existem diversas maneiras para se fazer obter um sinal modulado em frequncia na banda de VHF, de acordo com a finalidade do transmissor e o desvio de frequncia na banda de VHF, de acordo com a finalidade de transmissor e o desvio de frequncia utilizado. Em transmissores de rdio difuso, devido utilizao de um desvio de frequncia relativamente grande, de

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75 KHz, no possvel o uso de um oscilador modulado em frequncia controlado a cristal (Figura 21).

Figura 21 Diagrama de blocos de um transmissor de FM

Para manter-se a estabilidade em frequncia, utilizado um elo de controle automtico de frequncia do tipo PLL, no qual a frequncia do oscilador LC comparada com a frequncia do oscilador de referncia controlado a cristal. Qualquer diferena entre a frequncia do oscilador LC e a do oscilador de referncia, que no seja causada pela modulao, far com que o comparador de fase gere uma tenso de controle. Essa tenso aplicada ao dodo varicap, fazendo variar a sua capacidade e corrigindo, dessa maneira, o erro de frequncia. A funo da pr-enfase manter o ndice de modulao independente da frequncia do sinal modulador; como se sabe, o ndice de modulao dado pela relao entre o desvio de frequncia da portadora e a frequncia do sinal modulador. Quando a sua frequncia aumenta, o ndice de modulao diminui. Para que tal no acontea, basta fazer com que a amplitude do sinal modulado seja proporcional sua frequncia. Dessa maneira o ndice de modulao mantido constante em toda a banda. A pr-enfase pode ser obtida por um circuito que reforce os sinais de frequncia elevada. Em rdio difuso, o esforo comea em aproximadamente 2 KHz e termina em torno de 13 KHz.

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O estgio oscilador, separador e pr excitador so transistorizados. Isso acontece devido ao nvel relativamente baixo de potncia desses estgios. Os estgios excitador e amplificador de potncia empregam vlvulas electrnicas porque a potncia desses estgios muito elevada para a utilizao de transstores. Por razes que envolvem a estabilidade em frequncia e a preveno contra a ocorrncia de oscilaes parasitas, utilizam-se, na maior parte dos transmissores, para a banda de VHF, estgios multiplicadores de frequncia. Isso possibilita o uso de uma frequncia de oscilao relativamente baixa (Figura 22). No presente caso so usados dois estgios triplicadores de frequncia. Por isso, a frequncia de transmisso nove vezes maior que a frequncia do cristal.

Figura 22 Diagrama de blocos de um transmissor de VHF - FM

Deve-se salientar que os estgios multiplicadores aumentam tambm o desvio de frequncia na mesma proporo; assim, se o desvio de frequncia requerido na sada do transmissor for de 5 KHz, no oscilador o desvio necessrio ser nove vezes menor, ou seja, 556 Hz, o que facilmente conseguido com um oscilador a cristal.

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Nota-se no diagrama da Figura 22 o uso de um estgio limitador. Sua finalidade impedir que seja ultrapassado o desvio mximo permitido de 5 KHz. Como o desvio de frequncia depende da amplitude do sinal modulador, o desvio mximo deve ser mantido dentro do valor desejado pela limitao da amplitude do sinal modulante. Observa-se que o estgio limitador est colocado aps o circuito de pr-enfase. Isso necessrio para que no ocorra desvio excessivo nas frequncias mais elevadas do sinal modulador.

Figura 23 Diagrama de blocos de um transmissor de VHF - FM do tipo heterdino

Um outro tipo de circuito utilizado na construo de transmissores de VHF-FM para rdio comunicao emprega um oscilador modulado operando numa frequncia relativamente baixa de, por exemplo, 10.7 MHz , que posteriormente convertida para a frequncia final de transmisso com o auxlio de um misturador (Figura 23). A razo para se usar esse tipo de circuito a possibilidade que ele oferece para o emprego do mesmo oscilador tanto no transmissor quanto no receptor. Isso representa uma considervel simplificao no projecto de equipamentos transceptores de rdio (um transceptor consiste num transmissor e um receptor de rdio no mesmo equipamento). Outra vantagem desse tipo de circuito a facilidade de se construir transceptores para diversasDaniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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frequncias. Um transceptor que utiliza apenas o processo de multiplicao de frequncia necessita, para cada frequncia diferente, de dois osciladores, um para o transmissor e o outro para o receptor. Isso no ocorre nos transceptores em que a frequncia final de transmisso obtida pelo processo de mistura, pois o mesmo oscilador utilizado tanto no transmissor quanto no receptor.

7 RECEPTORESReceptores so circuitos electrnicos dispostos de maneira a seleccionar, amplificar e desmodular sinais de rdio-frequncia captados por uma antena. O receptor mais utilizado do tipo super-heterdino (Figura 24). O oscilador de batimentos empregado apenas na recepo de sinais com portadora, ou de CW.

Figura 24 Diagrama de blocos de um receptor super-heterdino para recepo de AM

7.1 O FUNCIONAMENTO DO SUPER-HETERDINONum receptor super-heterdino, o sinal de entrada transladado em frequncia para a banda de frequncia intermdia, de modo que um amplificador de caractersticas bem controladas utilizado para prover a maior parte do ganho necessrio ao funcionamento do receptor. O oscilador local deve operar de modo que a sua frequncia varie de acordo com a frequncia do canal de comunicaes escolhido, mantendo em relao a este uma diferena de frequncia constante e igual frequncia de funcionamento do amplificador de frequncia intermdia. O detector para sinais de AM com portadora constitudo, em geral, por um rectificador de pico seguido de um filtro passa-baixo. Para sinais de SSB ou CW,

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deve-se associar ao detector um oscilador que opere numa frequncia conveniente, permitindo a reinsero da portadora ou, no caso do CW, produzindo um batimento audvel. Por isso, esse oscilador recebe o nome de oscilador de batimento. O sinal de udio fornecido pelo desmodulador aplicado a um amplificador de AF qualquer. Caractersticas dos receptores: Um receptor de rdio deve apresentar as seguintes caractersticas; a) Selectividade: a capacidade de seleccionar o sinal desejado dentre os demais. est relacionado com o nmero e a qualidade dos filtros passa-banda utilizados nas etapas de RF e FI. A selectividade em RF responsvel pela rejeio da frequncia imagem (um tipo de interferncia que ser discutido posteriormente). Por sua vez, a selectividade em FI responsvel pela eliminao de sinais interferentes localizados em frequncias prximas do sinal desejado. b) Sensibilidade: a capacidade de detectar sinais de baixa intensidade. Est relacionada com a quantidade e a qualidade dos estgios amplificadores. Para ser sensvel, o receptor deve possuir, alm de ganho elevado, baixo factor de rudo. Qualquer resistncia produz certa quantidade de rudo, em funo da temperatura e da banda passante. Pode-se considerar um receptor como tendo uma resistncia equivalente de rudo, na entrada, funo da quantidade de rudo do receptor comparada com o rudo de um receptor ideal. Um receptor tpico de comunicaes possui uma temperatura de rudo inferior a 3, ou 10 dB. O factor de rudo de um receptor funo, quase sempre, do rudo do primeiro estgio. Por isso, comum o uso de um estgio amplificador de RF de baixo rudo antecedendo o conversor. A razo desse procedimento est no factoDaniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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de os conversores serem inerentemente ruidosos. 7.1.1 CIRCUITOS ESSENCIAIS PARA UM RECEPTOR SUPER-HETERDINO Observando o diagrama apresentado, verifica-se que na construo de receptores necessita-se de um nmero restrito de circuitos, cujo

dimensionamento depende da aplicao especfica. Assim, tem-se: Amplificadores de rdio-frequncia e frequncia intermdia: So amplificadores que operam numa banda estreita de frequncia, para amplificar apenas o sinal desejado. Sua estrutura consiste, essencialmente, na associao de elementos amplificadores e filtros (nos transmissores temos circuitos semelhantes operando com grandes sinais). Osciladores: So circuitos que apresentam um sinal peridico sua sada. Devem apresentar boa estabilidade de frequncia e importante que o sinal fornecido seja uma sinuside pura, com pouca distoro. Misturadores e Conversores: So circuitos que permitem translatar o espectro de uma regio de frequncia para outra. Utilizam dispositivos nolineares e esto sempre associados a um filtro que permite a seleco da banda desejada do espectro. Desmoduladores: So circuitos que recuperam o sinal modulante original, presente no ltimo estgio de FI. No caso de receptores AM, com portadora, composto geralmente por um dodo rectificador de alta frequncia, seguido por um filtro passa-baixo. No caso de receptores para SSB, DSB/SC ou CW, deve-se utilizar um detector de produto, ou seja, um circuito multiplicador composto por dodos dispostos em anel, ou ponte. Tambm se utilizam transstores para desmodulao quadrtica ou sncrona. Uma caracterstica interessante no uso de desmoduladores a dodos a possibilidade de obteno da tenso de controle automtica de ganho. Ela produzida pela rectificao do sinal detectado.Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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7.2 O AMPLIFICADOR DE RFA finalidade do estgio amplificador de RF aumentar a sensibilidade e o ganho do receptor. A sensibilidade aumentada porque o amplificador de RF tem um factor de rudo menor que o do conversor. O seu uso justifica-se apenas em receptores de alto desempenho. Outra vantagem no uso do amplificador de RF est relacionada aos filtros passa-banda a ele associados. Utilizando-se um amplificador de RF possvel o uso de dois ou mais filtros em cascata, j que o amplificador compensa com o seu ganho as perdas de insero dos filtros (Figura 25).

Figura 25 Diagrama de blocos de um amplificador RF

A selectividade dos filtros de RF importante para a eliminao da interferncia causada pela frequncia imagem. A frequncia imagem uma frequncia que difere da frequncia do oscilador local de uma frequncia igual de FI, mas no a frequncia desejada.

7.3 CONVERSORES DE FREQUNCIASo circuitos que actuam exactamente da mesma maneira que os moduladores. A diferena entre um conversor e um modulador reside mais no detalhe do que na concepo do circuito. Basicamente, um modulador, da mesma forma que um conversor, tem a finalidade de transferir a informao contida numa certa banda de frequncia para outra banda qualquer. A condio mais comum em transmissores aquela que transfere informao contida nas udio-frequncias para as bandas laterais de uma portadora de rdio-frequncias.Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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Um conversor faz o mesmo que um modulador, com a diferena de que o modulador tem como entrada, quase sempre, um sinal de AF, enquanto o conversor pode ter como entrada tanto um sinal de RF como de FI (frequncia intermdia). No primeiro caso, mais comum em receptores, o conversor ir gerar na sada um sinal de FI. No segundo caso, o conversor ter por sada um sinal de RF (Figura 26).

Figura 26 Conversor subtractivo downconverter.

Figura 27 Conversor aditivo up-converter.

A finalidade do filtro passa-banda colocado sada do conversor seleccionar uma das diversas frequncias a presentes. Alm dos sinais amplificados entrada, o misturador gera sinais cujas frequncias so a soma ou a diferena entre as frequncias dos sinais de entrada.

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Um conversor duplamente balanceado elimina da sada ambos os sinais de entrada. Ele usado quando se deseja uma elevada rejeio de esprios (sinais indesejados). Tanto o conversor balanceado quanto o duplamente balanceado encontram grande aplicao em equipamentos transmissores e receptores de rdio utilizados para as telecomunicaes. Um dos seus usos na converso de sinais em transmissores de banda lateral nica em equipamentos multiplex FDM (multiplex por diviso em frequncia).

7.4 O AMPLIFICADOR DE FIO amplificador de FI, assim como o amplificador de RF, possui as seguintes caractersticas: a) selectividade; b) ganho. Selectividade: enquanto no amplificador de RF a selectividade tem como objectivo reduzir a possibilidade de interferncia por frequncia imagem, no amplificador de FI a selectividade tem a finalidade de eliminar a interferncia por sinais de frequncia prximas s do sinal desejado. A largura de banda do canal FI depende do tipo de receptor e da finalidade a que se destina. A Figura 28 mostra diversas curvas de resposta apropriadas para as mais diferentes aplicaes. Ganho: cabe ao amplificador de FI de um receptor super-heterdino a responsabilidade pela maior parte da amplificao de alta frequncia antes da desmodulao do sinal. Para que no ocorra perigo de sobrecarga por sinais intensos localizados em frequncias vizinhas ao canal de FI, importante que os filtros de FI sejam colocados, preferencialmente, antes do 1 estgio, ou, caso

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isso no seja possvel, entre os estgios em cascata, servindo, tambm, como adaptadores de impedncias.

Figura 28 Curvas caractersticas de frequncias do canal de FI para diferentes tipos de receptores.

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7.5 INTERMODULAO POR SINAIS INTENSOSA vantagem do uso de um filtro antes do amplificador a reduo da possibilidade de inter-desmodulao por sinais intensos situados fora da banda passante do filtro. Esses sinais, sendo amplificados, podero causar sobrecarga do amplificador de FI (Figura 29), gerando sinais dentro da banda passante do receptor, produzindo interferncias dentro do canal. Essa interferncia chamada de resposta espria e causada pela no linearidade do amplificador (nas regies de corte e saturao) em presena de dois ou mais sinais na sua entrada, sendo um deles, pelo menos, de grande amplitude. No exemplo, dois sinais, um de 465 KHz e outro de 475 KHz, ambos de grande amplitude, so aplicados num amplificador de ganho Av=104. Esses sinais so suficientemente intensos para levar o amplificador regio de saturao, gerando harmnicos e intermodulao. Dentre os harmnicos gerados, os que causam maior interferncia so o segundo harmnico do sinal A e a fundamental do sinal B. Esses harmnicos geram os produtos de intermodulao de 3 ordem: 2 465 475 KHz, ou seja, 1405 KHz e 455 KHz. O sinal soma de 1405 KHz no causa nenhuma interferncia por estar completamente fora da banda passante do filtro. O sinal diferena de 455 KHz, porm, estando dentro da banda passante do filtro, produzir interferncia.

Figura 29 A ausncia de filtragem antes do amplificador pode ocasionar respostas esprias.

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A soluo para esse problema dotar o amplificador de um filtro passabanda colocado na entrada. Com isso, os sinais interferentes sero atenuados de forma a no causarem a sobrecarga do amplificador (Figura 30).

Figura 30 O uso de um filtro antes do amplificador evita a sobrecarga mostrada no circuito da Figura 29.

Como se pode observar, os sinais A e B esto fora da banda passante do filtro passa-banda. Assim sendo, esses sinais sero atenuados pelo filtro antes de atingirem a entrada do amplificador. Como mostra o grfico, a atenuao do filtro de 1000 vezes, ou - 60dB, para a frequncia correspondente ao sinal A e 10000 vezes, ou - 80dB, para a frequncia correspondente ao sinal B. Com esses valores de atenuao, no ocorre sobre carga do amplificador e, portanto, no aparecer a resposta espria mostrada na Figura 30 (lado direito).

7.6 O CONTROLE AUTOMTICO DE GANHO (CAG)Os sinais que chegam at antena receptora no possuem intensidade constante. Isso ocorre principalmente por trs razes: a) A potncia de transmisso nem sempre a mesma para todos os sinais emitidos; b) A distncia que separa o transmissor do receptor varia conforme a localizao dos mesmos, principalmente nos equipamentos mveis ou portteis, alterando a atenuao final;

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c) O meio de propagao oferece uma atenuao varivel para o sinal transmitido devido a mudanas das condies atmosfricas ou interposio de obstculos no percurso entre as antenas. Para contornar esses inconvenientes, os receptores de rdio devem possuir recursos para manter constante o nvel do sinal desmodulado. Nos receptores de FM so utilizados estgios limitadores, enquanto nos receptores de AM utilizado o controle automtico de ganho ou CAG. A tenso de controle do CAG obtida do detector aplicada ao 1 estgio de FI e quando usado, no amplificador de RF. Nesse caso, deve-se cuidar para que a tenso de controle sobre o amplificador de RF somente seja aplicada para sinais de entrada suficientemente intensos, evitando-se assim a reduo da relao sinal/rudo para sinais de pequena intensidade. As Figuras 31 e 32 mostram, respectivamente, o circuito de CAG e a curva de actuao do mesmo. Para os valores indicados no diagrama, o ganho ser mximo. O ganho de potncia de um amplificador proporcional ao quadrado da corrente de colector do transstor. Como a linha de CAG est directamente conectada ao nodo do dodo AA119, um sinal forte ir produzir uma forte tenso negativa rectificada sobre a carga do detector. Essa tenso aplicada pela resistncia de 27 K base do amplificador de FI, reduzindo a sua corrente de colector e o ganho do estgio. De facto, uma tenso rectificada de -0,3 V ser suficiente para levar o transstor praticamente ao corte, reduzindo o ganho a valores inferiores unidade. O resultado mostrado na Figura 32. Outro circuito normalmente associado ao detector de envoltria o supressor de rudos mostrado na Figura 33. Ele muito utilizado em receptores de comunicaes para AM.

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Figura 31 Obteno de CAG atravs da rectificao da tenso da portadora.

Figura 32 Curva de actuao do CAG.

Supressor de impulsos de rudo: permite diminuir a influncia de rudos oriundos de motores de escova, como os utilizados em mquinas de escrever e de calcular elctricas, aparelhos electrodomsticos e outros: rudo de lmpadas fluorescentes, de ignio etc. Para que o sinal de udio atinja a sada necessrio que D2 esteja conduzindo. Para que isso acontea necessrio que a tenso de ctodo seja mais negativa que a de nodo. Isso conseguido pela diviso de tenso em R2 e R4, acrescida da corrente que flui atravs de R3. Esse arranjo faz com que na presena de sinais uma tenso negativa seja rectificada por D1. Essa tenso filtrada por R1 C2 e aplicada por meio de R5 ao ctodo de D2, levando-o Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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conduo. Quando surgem impulsos de rudo, eles so aplicados por meio de R2 ao nodo de D2. Como a polaridade dos impulsos negativa e de maior amplitude que a tenso de ctodo, D2 entra em corte, bloqueando a passagem do rudo para sada.

Figura 33 Supressor de impulsos de rudo em receptores AM

Observa-se que o circuito se ajusta automaticamente ao nvel do sinal detectado, j que a maior parte da polarizao necessria ao seu funcionamento fornecida pelo prprio sinal detectado. A funo de R3 permitir a conduo de D2 para sinais fracos, quando ento no existe tenso de polarizao suficiente fornecida pelo detector. Os dodos D1 e D2 so do tipo metal semicondutor e apresentam a metade da queda de tenso de um dodo de juno PN de silcio. Indicador de sintonia e indicador de intensidade do sinal recebido (Smeter): possibilita a sintonia precisa do receptor sobre o sinal recebido. muito utilizado em receptores para comunicao e de alta fidelidade. O mesmo circuito pode ser utilizado em receptores de FM, desde que se utilize um galvanmetro com zero central (Figura 34). O circuito um amplificador diferencial formado por dois FETs. Essa disposio garante alta impedncia de entrada, necessria para no haver cargaDaniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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indevida sobre o circuito de CAG. Essa disposio tambm torna o circuito relativamente imune s variaes de temperatura e tenso de alimentao. O potencimetro P1 ajustado para que o instrumento indique zero na ausncia de sinal na antena.

Figura 34 Circuito de um indicador de intensidade de sinal.

Calibrador a cristal: possibilita aferir, sempre que desejado, o calibrar do receptor. Naturalmente, seu uso s justificado em receptores de frequncia varivel de alta qualidade. composto, na maioria das vezes, por um oscilador de 100 KHz controlado a cristal. s vezes, utilizado um divisor de frequncia em dcada para permitir calibrar de 10 KHz em 10 KHz (Figura 35).

Figura 35 Calibrador a 100 KHz a cristal. Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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7.7 O RECEPTOR DE FMOs receptores de FM possuem a mesma estrutura adoptada nos receptores de AM, diferenciando-se pelo tipo de detector utilizado. Este dever apresentar caractersticas que permitam a transformao de variaes de frequncia em variaes de amplitude, para se recuperar o sinal modulante. Na Figura 36 v-se o diagrama de blocos de um receptor de FM. A etapa de FI opera em 10,7 MHz e o ltimo estgio amplificador actua como limitador. Um detector de relao fornece o sinal de udio e a tenso de CAF (Controle Automtico de Frequncia). A linha CAG no utilizada nesse tipo de receptor.

Figura 36 Diagrama de blocos de um receptor de FM

7.8 LIMITADOROs receptores de FM necessitam de estgios limitadores que eliminem rudos e variaes de amplitude do sinal recebido. O limitador nada mais que um amplificador que opera em regime de sobrecarga. Para que isso acontea, necessrio um ganho elevado do amplificador de FI. Por isso, so utilizados pelo menos trs estgios amplificadores, incluindo o limitador, que o ltimo estgio. Quando se utiliza um circuito integrado especialmente concebido para trabalhar como amplificador de FI em receptores de FM, o efeito limitador mais acentuado do que o obtido com amplificadores construdos com elementos discretos, porque naqueles o nmero de estgios superior, assim como o ganho de tenso, permitindo que a limitao inicie-se com sinais de entrada de amplitude inferior a 50 V, como ocorre com o TBA120S, por exemplo. OutroDaniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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CI, o MC3361A, possui um conversor de frequncia interno, o que propicia maior ganho. Em consequncia, a limitao ocorre para sinais de apenas alguns micro volts. A Figura 37 mostra graficamente a aco limitadora sobre um sinal de entrada de amplitude varivel.

Figura 37 Aco limitadora sobre as variaes do sinal de entrada.

Controle automtico de frequncia (CAF): (Figura 38) permite ao receptor (principalmente receptores de VHF-FM) manter a sintonia correcta com o sinal transmitido. Funciona sobre o princpio de controle e realimentao entre o desmodulador de FM e o oscilador local. No empregado em receptores controladores a cristal. Seu funcionamento est baseado no facto de que a tenso do detector de relao nula quando a frequncia est correctamente sintonizada. Se o oscilador local estiver a funcionar acima da frequncia desejada, o valor da frequncia intermdia tambm estar acima da frequncia correcta. A soluo para esse erro de frequncia ser aumentar a capacidade do varicap D1. Isso conseguido pela reduo da tenso inversa sobre o mesmo, o que significa que a linha de CAF dever enviar uma tenso de controle positiva. Se o erro de frequncia for em outro sentido, ou seja, o oscilador local estiver a funcionar abaixo da frequncia correcta, o varicap dever diminuir a capacidade.Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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Para que isso ocorra, a linha de CAF dever enviar uma tenso que aumente a polarizao inversa do varicap, reduzindo a sua capacidade. Isso significa que a tenso de CAF dever ser negativa.

Figura 38 Circuito de controle automtico de frequncia e detector de relao

8 AMPLIFICADORES SINTONIZADOSEquipamentos de rdio fazem uso intensivo de amplificadores sintonizados. Esses amplificadores so responsveis pela sensibilidade e selectividade dos receptores. As principais caractersticas dos amplificadores sintonizados so: a) Selectividade; b) sensibilidade; c) banda dinmica.

8.1 SELECTIVIDADEA selectividade dos amplificadores sintonizados est relacionada com o nmero de filtros passa-banda utilizados na sua construo e, tambm, com a sua qualidade. Normalmente, os filtros passa-banda so dispostos entre os dispositivos amplificadores, fazendo parte da rede de acoplamento do sinal. A Figura 39 mostra a configurao tpica de um amplificador sintonizado. Os filtrosDaniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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podem ser do tipo LC, cermico, mecnico ou a cristal, dependendo do uso a que se destina o circuito. Os dois primeiros filtros so muito utilizados por serem simples e econmicos, enquanto os filtros mecnicos e a cristal so usados em equipamentos de rdio comunicao, radioamador, TV e outros.

Figura 39 Amplificador sintonizado em dois estgios com trs filtros.

8.2 SINTONIA MLTIPLAOs filtros podem estar sintonizados na mesma frequncia ou em frequncias distintas, resultando, evidentemente, de curvas de resposta de frequncia diferentes (Figura 40).

Figura 40 Curva de resposta de frequncia para amplificador de RF .

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8.3 SINTONIA ESCALONADA utilizada quando se deseja uma curva de resposta cujo topo seja plano. Esta obtida pelo uso de filtros que tenham, frequncias de ressonncia ligeiramente diferentes. Analisando-se a curva de resposta total, percebe-se que ela igual soma das respostas individuais de cada filtro. Assim, para a frequncia de 900 KHz, a resposta dos filtros de 2,5 dB e 10,6 dB, totalizando 13,1 dB, que corresponde resposta total. Portanto, sempre que for necessrio a obteno da resposta em frequncia de amplificadores com diversos filtros, basta adicionar os valores em dB de cada filtro.

8.4 SENSIBILIDADEA sensibilidade dos amplificadores est relacionada com o nmero de estgios empregados, o ganho de cada estgio e o nvel de rudo. Um amplificador sensvel deve obedecer aos seguintes requisitos: a) O factor de rudo do dispositivo amplificador deve ser o menor possvel. b) O adaptar de impedncias entre o gerador e a entrada do amplificador deve ser o mais perfeito possvel. c) O ganho de potncia do primeiro estgio deve ser suficiente para superar o rudo do segundo estgio.

8.5 FACTOR DE RUDOO factor de rudo do amplificador indica o quanto ele mais ruidoso que o amplificador ideal. O amplificador ideal aquele que gera um rudo na entrada correspondente ao valor da parte real da impedncia de entrada. Contudo, um amplificador prtico costuma ser mais ruidoso. Um bom dispositivo amplificador deve ter um factor de rudo prximo a 1, ou zero dB. Na prtica, um transstor ou vlvula com factor de rudo inferior a 2 (3 dB) suficiente para a maioria dasDaniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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aplicaes em estgios de entrada dos amplificadores utilizados em receptores sensveis.

8.6 PROJECTO PARA BAIXO RUDOO projecto de amplificadores de baixo rudo deve atender aos seguintes requisitos: 1) Do dispositivo amplificador: a) baixo factor de rudo; b) realimentao interna pequena; c) ganho elevado 2) Do filtro passa-banda de entrada: a) eficincia elevada b) impedncia correcta para o dispositivo amplificador.

8.7 BANDA DINMICA a relao entre o mximo sinal na entrada do amplificador para uma certa quantidade de distoro por intermodulao e o mnimo sinal discernvel, tambm amplificado entrada. A banda dinmica depende dos seguintes factores: a) factor de rudo; b) ganho; c) capacidade de potncia. Todas as caractersticas descritas esto relacionadas ao dispositivo amplificador. O factor rudo determina o mnimo sinal discernvel, que o menor sinal de entrada capaz de aumentar de forma perceptvel o sinal de sada doDaniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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amplificador. O ganho do amplificador afecta de forma negativa a banda dinmica, ou seja, um ganho elevado geralmente implica uma menor banda dinmica. J a capacidade de potncia do amplificador, quando elevada, aumenta a banda dinmica, desde que no haja prejuzo ao factor de rudo.

8.8 PROCEDIMENTOS PARA AUMENTO DA BANDA DINMICAPode-se aumentar a banda dinmica dos amplificadores por meio da adopo das seguintes medidas: a) escolha do dispositivo amplificador; b) reduo de ganho ao valor mnimo possvel; c) aumento da potncia do amplificador.

8.9 ESCOLHA DO DISPOSITIVO AMPLIFICADORO melhor dispositivo amplificador aquele que, junto com um baixo factor de rudo, apresenta uma grande linearidade. Nessa categoria incluem-se os MOSFETs, as vlvulas electrnicas, os JFETs e os transstores bipolares de potncia (desde que realimentados negativamente e de baixo rudo). Em aplicaes comuns, bons resultados podem ser conseguidos com MOSFETs e JFETs, sendo capazes de suportar sinais de entrada de at 0.5 V, para um sinal discernvel da ordem do micro volt, dando uma banda dinmica de cerca de 50000, ou 94 dB. As vlvulas, embora normalmente mais ruidosas, suportam sinais ainda mais intensos na sua entrada. J os transstores bipolares distorcem fortemente quando a tenso de entrada ultrapassa algumas dezenas de mili volts, embora aceitem sinais de entrada inferiores a micro volt. Dessa maneira e sem realimentaco, a banda dinmica fica um tanto comprometida e no ultrapassa 10000 vezes, ou 80 dB. Com realimentaco negativa, possvel aumentar-se pelo menos 10 dB ou 20 dB a banda dinmica, com algum prejuzo, contudo, para o mnimo sinal discernvel.

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8.10 REDUO DO GANHOUma boa regra de projecto manter o ganho dentro do menor valor possvel, pelo menos antes de o sinal receber uma filtragem enrgica que elimine as interferncias fora do canal desejado. Portanto, os primeiros estgios, se no forem precedidos por um excelente filtro, devem possuir um ganho total to pequeno quanto possvel, de acordo com a capacidade de potncia dos estgios posteriores. Assim, pode-se utilizar um estgio relativamente pouco potente no primeiro amplificador. O segundo amplificador, porm, ir trabalhar com um sinal mais intenso, devido amplificao do primeiro estgio, e dever ser de potncia relativamente maior.

8.11 AUMENTO DA POTNCIA DO AMPLIFICADORAmplificadores de potncia so recomendados para os casos em que se utilizam diversos estgios em cascata, em amplificaes de banda-larga. Isso porque, no podendo ser utilizados filtros nesses amplificadores, a nica soluo para suportar os sinais cada vez mais intensos provenientes dos primeiros estgios consiste no aumento da potncia de sada dos estgios posteriores. A utilizao de realimentao negativa tambm fundamental para a melhoria da banda dinmica.

9 OSCILADORES DE RFOsciladores so circuitos electrnicos que geram sinais de corrente alternada a partir de uma tenso contnua de alimentao, sem a necessidade da aplicao de um sinal externo.

9.1 CLASSIFICAO9.1.1 QUANTO AO PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO a) Osciladores realimentados: utilizam um elo de realimentao positiva entre a sada e a entrada de um amplificador.

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b) Osciladores de resistncia negativa: utilizam dispositivos, tais como o dodo tnel, que apresentam, em determinado trecho da sua curva caracterstica, uma resistncia incremental negativa. c) Osciladores de relaxao: utilizam dispositivos, como o dodo de quatro camadas e a lmpada non, que apresentam caractersticas de disparo. 9.1.2 QUANTO FREQUNCIA DE FUNCIONAMENTO a) Osciladores de udio-frequncia: geram sinais compreendidos na banda de alguns hertz a centenas de quilohertz. Utilizam geralmente elementos RC. b) Osciladores de rdio-frequncia: geram sinais de frequncia superiores a algumas dezenas de quilohertz at banda de SHF e EHF (centenas de gigahertz). Utilizam circuitos tanques LC, cristais, ressonadores helicoidais, linhas de transmisso ou cavidades ressonantes.

Figura 41 Classificao dos osciladores quanto ao princpio de funcionamento.

9.1.3 QUANTO FORMA DE ONDA a) Sinusoidal: obtida de osciladores realimentados. b) Quadrada: obtida pelo ceifamento de onda sinusoidal ou pelo uso de multivibradores.

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c) Triangular: obtida pela integrao da onda quadrada.

9.2 OSCILADORES LCSo aqueles que utilizam circuitos ressonantes formados pela combinao de bobines e condensadores como parte integrante do elo de realimentao positiva. So tambm conhecidos como osciladores a trs impedncias. O uso de circuitos LC na realimentao positiva justifica-se, principalmente, em altas frequncias, nas quais as capacidades prprias do transstor devem ser neutralizadas com o objectivo de preservar um mnimo de amplificao. Sabe-se que as capacidades de juno dos transstores tornam-se um obstculo em amplificadores RC de alta frequncia, devido queda de reactncia capacitiva. O uso de bobines permite cancelar o efeito dessas capacidades, devido ao fenmeno da ressonncia. Assim, o uso de elos de realimentao LC permite o funcionamento de osciladores nas frequncias mais elevadas do espectro de rdio, assegurando boa estabilidade de frequncia e rendimento razovel. Os osciladores LC proporcionam uma estabilidade de frequncia em torno de 100 Hz/MHz. Tanto a estabilidade de frequncia do oscilador quanto a sua preciso esto relacionadas principalmente com a qualidade dos componentes utilizados no elo de realimentao positiva, que a parte do circuito responsvel pela determinao da frequncia gerada. A Figura 42 mostra o diagrama esquemtico de um oscilador LC tpico.

Figura 42 Oscilador LC. Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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Um FET operando na configurao fonte comum fornece o ganho necessrio para o funcionamento do oscilador. Um elo de realimentao, composto por L1, C1, C2 e C5, determina a frequncia da oscilao. O condensador varivel C1 permite variar a frequncia do oscilador. O oscilador LC pode ser usado como um oscilador de frequncia varivel.

9.3 ELOS DE REALIMENTAO COM TRS IMPEDNCIASA Figura 43 mostra um oscilador realimentado por uma rede formada por trs impedncias: Z1, Z2, Z3. Essas impedncias representam condensadores ou bobines.

Figura 43 Diagrama de blocos de um oscilador realimentado a trs impedncias.

9.4 CONSIDERAES DE PROJECTO DO OSCILADOR LCO projecto de um oscilador LC poder ser realizado desde que sejam levadas em considerao as seguintes restries: 1) O oscilador LC um circuito de pequenos sinais. Isso significa que, embora se possa assegurar a oscilao do circuito, no ser possvel conhecer, por exemplo, a potncia do sinal de sada, a qual depender de factores tais como a impedncia de carga, a potncia de alimentao, o transstor utilizado e o excesso de realimentao, entre outros.Daniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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2) O ganho de malha fechada dever ser pelo menos igual a 3. Com isso, haver um excesso de realimentao suficiente para levar o transstor a operar fora da sua regio linear, provocando queda da amplificao e estabilizao da amplitude das oscilaes, alm de fornecer a margem de ganho necessria para compensar as variaes de carga e tenso de alimentao. 3) O dispositivo amplificador dever possuir ganho til na frequncia de oscilao. Isso significa que a frequncia de transio dever ser muito maior que a frequncia de funcionamento do oscilador. 4) Os componentes utilizados no circuito ressonante devero possuir elevado factor de qualidade. Os condensadores devero ser cermicos, com coeficiente controlado de temperatura ou de poliestireno. Condensadores variveis ou ajustveis podero ser utilizados, naturalmente, quando necessrios. Quanto bobine, o seu enrolamento dever ser do tipo solenide ou outro para RF, com baixa resistncia hmica e baixa capacitncia prpria, ou seja, dever possuir um elevado factor de qualidade em aberto. Normalmente, isso conseguido pelo emprego de ncleos de ferrite na forma de basto, para frequncias elevadas, ou fechados, para frequncias inferiores a 100 KHz. Ncleos de ferro devero ser evitados, por proporcionarem um factor de qualidade muito pequeno, devido s elevadas perdas no ncleo. 5) Toda a bobine apresenta um certo coeficiente positivo de temperatura. Bobines que utilizem ncleos de ferrite para o aumento da indutncia exibem um coeficiente de temperatura de aproximadamente 150 ppm/C (150 partes por milho por grau centgrado). Isso significa que uma bobine de 50 H a 25 C exibir uma indutncia de 50,38 H a 75 C. Para compensar esse aumentoDaniel Mateus 98-095 & Helder Vaz 98-098 Curso: Electrnica/Telecomunicaes

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de indutncia, deve-se utilizar condensadores que tenham um coeficiente de temperatura oposta bobine. 6) A escolha da configurao utilizada pelo amplificador, e da prpria tecnologia do dispositivo semicondutor, depende de uma srie de factores e circunstncias difceis de ser enumeradas. Um amplificador em emissor comum exige uma inverso de fase na realimentao e apresenta impedncias de terminao elevadas. Como desvantagens, exibe, em frequncias elevadas, uma sria desfasagem entre a tenso aplicada na entrada e a corrente de sada. Essa desfasagem ser proporcional frequncia de oscilao, para frequncias superiores de corte do transstor. Como essa desfasagem necessita ser corrigida pela rede de realimentao, isso implica funcionamento fora de sintonia. O desvio de frequncia necessrio para criar a correco de fase depende do factor de qualidade do circuito tanque LC. Quanto menor o factor qualidade, maior ser o desvio de frequncia imposto. Como a frequncia de transio depende do ponto de funcionamento do transstor, tornase importante para a estabilidade de frequncia: a) Estabilizao da tenso de alimentao do oscilador. b) Utilizao de um circuito tanque LC de elevado factor de qualidade de funcionamento. c) Uso de transstores de elevada frequncia de transio. Como o ltimo requisito nem sempre poder ser cumprido quando se necessita de sinais nas bandas de VHF, UHF e SHF, deve-se utilizar osciladores de frequncia inferior, seguidos por estgios multiplicadores, como mostrado na Figura 44.

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7) A polaridade do transstor dever ser feita tendo-se em vista um para uma determinada frequncia de transio.

Figura 44 Oscilador de frequncia baixa, seguido por uma c