MICRO-ONDAS

NOMES: ADRIEL GOULART

IAGO BIANQUINI

OSMAR HOFMAN

MICRO-ONDAS: CONCEITOS INICIAIS

• As micro-ondas funcionam acima de 100 MHz, as ondas viajam em

linhas retas e podem ser estreitamente focadas através do

alinhamento do transmissor e receptor.

• Concentrando toda energia em um pequeno receptor ,através de uma

antena

parabólica (do tipo daquelas de

TV por satélite), resulta em uma

relação sinal/ruído maior, mas as

antenas de transmissão e recepção

devem estar perfeitamente alinhadas.

MICRO-ONDAS: CONCEITOS INICIAIS

•Antes do surgimento das fibras ópticas, os sistemas de

transporte de sinal por micro-ondas (MCIs –

Microwave Communications Inc.) eram o coração das

telecomunicações.

CLASSIFICAÇÃO

• As micro-ondas podem ser dividas em dois grandes grupos e seus

respectivos sub grupos:

• Micro-ondas Terrestres;

- Externos;

- Internos;

• Micro-ondas por Satélites.

MICRO-ONDAS TERRESTRES(EXTERNOS)

• Muitas vezes usadas para conectar prédios ou cidades, sem a

necessidade de atravessar cabos;

• Como trafegam em linha reta, as antenas

devem estar perfeitamente alinhadas, pode

haver múltiplos transmissores, alinhados com seus

receptores, sem que haja interferências.

MICRO-ONDAS TERRESTRES(EXTERNOS)

• Formula Alcance transmissão:

• d = 7.14 √K.h

sendo K o alcance da antena e h=4/3:

• Por exemplo, uma antena de 100 metros permitiria um alcance de:

• d = 7.14 √133 = 82 km

MICRO-ONDAS TERRESTRES(EXTERNOS)

• À medida que se incrementa a frequência, o comprimento da onda

diminui. Embora a tecnologia possa transmitir micro-ondas a 10GHz,

a partir de 8GHz o comprimento das ondas é de alguns centímetros e

absorvíveis pela chuva. A solução é encaminhar os sinais por

caminhos alternativos.

• Muito baratas, se comparadas com as fibras óticas e os cabos

metálicos, as micro-ondas são amplamente utilizadas, tendo sua

banda dividida por áreas de aplicação.

MICRO-ONDAS TERRESTRES(EXTERNOS)

• O objetivo do correto posicionamento deve ser não somente obter

visibilidade ótica, mas também manter livre a área chamada Zona de

Fresnel, resultante do efeito da difração.

• A Zona de Fresnel basicamente, define os volumes do padrão de

radiação de abertura circular.

MICRO-ONDAS TERRESTRES(INTERNOS)

• São usadas também dentro de edificações, para as redes sem-fio.

• Exemplos: WI-FI e Bluetooth.

MICRO-ONDAS POR SATÉLITES

• Como nas Transmissões terrestres as transmissões por satélite

ocorrem direcionando a transmissão para um satélite em órbita a

partir de um transmissor terrestre.

• O sinal gerado pela antena é direcionado ao satélite através de uma

antena com um refletor parabólico, cuja função é colimar a radiação

eletromagnética num feixe reto.

• O trabalho do satélite consiste em reforçar este sinal e enviá-lo

novamente para a Terra, para uma antena receptora.

• Nestas transmissões, freqüências de 11 a 14 GHz são geralmente

utilizadas, sendo que a freqüência de envio (uplink) é diferente da

freqüência de retorno (downlink), para evitar interferência.

MICRO-ONDAS POR SATÉLITES

• Nem todas as regiões próximas à Terra são adequadas para o

posicionamento dos satélites.

• Existem duas regiões, chamadas de Anéis de Van Allen, que

apresentam

uma concentração de partículas altamente carregadas eletricamente

que inutilizariam os satélites.

ÓRBITAS DOS SATÉLITES

• Como veremos, os satélites nestas regiões têm finalidades

específicas. São elas:

• LEO – Low Earth Orbit;

• MEO – Medium Earth Orbit;

• GEO – Geostationary Orbit.

LEO

• Os satélites de baixa órbita (LEO) apresentam um tempo de órbita

pequeno, ou seja, no período de um dia terrestre passam várias

vezes pelo mesmo ponto de referência na superfície.

• Devido a isso, necessitam pouca potência para comunicação e os

delays são muito pequenos (alguns milisegundos).

• Este tempo de órbita diminui ao passo que a altura aumenta, até que

na altura dos satélites GEO ela é igual ao período de rotação da

Terra.

GEO• Como indicado pelo nome (Satélites Geoestacionários), sua posição

é constante em relação à superfície da Terra.

• O processo de alocação é muito político, mas há várias outras de fins

militares e governamentais.

• Os satélites GEO antigos tinham uma grande área de cobertura;

cerca de 1/3 da superfície da Terra.

• Os modernos possuem cerca de 40 transponders, com largura de

banda de 80 MHz, que podem ser multiplexados por tempo e

freqüência.

MEO

• Situados entre os anéis de Van Allen, a cerca de 5.000-15.000 km de

altitude, estão os satélites MEO.

• São usados para o sistema de GPS (Global Positioning System;

NAVSTAR, EUA e GLOANSS, Rússia); não são usados para

telecomunicações.

• Seu período de órbita vista da Terra é de 12 horas.

• Além de posição, permitem estudos de clima, cartografia, geologia, e

fins militares.

VSAT – VERY SMALL APERTURE TERMINALS

• Um desenvolvimento mais recente é a utilização de microestações

chamadas VSAT – Very Small Aperture Terminals.

• Utilizam antenas menores (1 metro, em comparação com 10 metros

das usuais), e baixa energia.

• São adequados para regiões rurais ou áreas remotas;

devido ao baixo consumo, podem operar com energia

solar.

• Uma antena grande terrestre funciona como hub

conectando as menores via satélite.

• Devido à distância, o delay pode ser significativo nas

transmissões via satélite.

VALORES DE VELOCIDADE

• Valor típico: 270 ms (540 ms para VSAT)

• Comparação:

- Microondas terrestres: 0,003 ms

- Cabo coax/fibra: 0,005 ms

• Trabalham por difusão, o que resulta numa grande área de cobertura.

Porém, por esta mesma razão, necessitam cuidados com segurança.

VANTAGENS

• 1. Custo baixo de construção em comparação com outras formas de

transmissão de dados;

• 2. Não necessita de cabos físicos ou equipamentos de atenuação

caros;

• 3. Transmite grandes quantidades de dados devido a sua alta

frequência;

• 4. Múltiplos canais disponíveis;

• 5. Largura de banda larga.

DESVANTAGENS

• São refratadas pelos níveis mais baixos da atmosfera, retardando sua

chegada, assim gerando diferenças de fase e cancelando o sinal;

• Os sinais não passam por objetos sólidos;

• As torres repetidoras devem estar

alinhadas uma a outra e a cerca de

50 a 80 quilômetros de distância

uma da outra.

UTILIZAÇÃO

• Sua utilização é muito grande e variada, como em

transmissão de TV e rádio, via satélite, radares, ligações

internacionais e na indústria.

• Uma das aplicações mais conhecidas deste tipo de onda é

no forno de micro-ondas.