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PROE – Apresentação do programa

• Conceitos Fundamentais I• Radiação• Conceitos Fundamentais II• Propagação Guiada

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Sistema de Radiodifusão de Televisão

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Espectro electromagnético É um recurso básico dos sistemas de comunicação.

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História• Ondas sonoras (voz). Comunicação à distância tambores e ondas de luz visível

(sinais de fogo, espelhos reflectores e bandeiras).

• Espectro electromagnético fora da região do visível só começou a ser utilizado fim século XIX.

• Hertz (1887) construiu sistema de transmissão de ondas de rádio. Verificou experimentalmente ondas electromagnéticas, previstas ~20 anos antes por Maxwell.

• Marconi: primeira transmissão em 1895, desenvolveu o rádio do ponto de vista comercial e patenteou primeiro sistema de telegrafia sem fios.

• Pouco antes da segunda guerra mundial surgiram os klistrões e os magnetrões, capazes de gerar frequências até 1 GHz, e os primeiros guias de onda.

• Primeiras experiências de transmissão de OE através de guias de onda (1935), foram mal sucedidas. Em 1936, uma vez estabelecida a teoria, foi feita com sucesso a primeira transmissão de OE com guias de onda.

• Desenvolvimento de geradores e guias de onda fundamental para utilização micro-ondas, em comunicações e radares.

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História (cont.)• Mais tarde estruturas planares (stripline, microstrip, slotline, guias coplanares) mais

compactas, de custo inferior e capazes de integrar dispositivos activos como díodos e transistores.

• Cabos coaxiais também usados actualmente na transmissão de sinais até ao domínio das micro-ondas. Vantagem: banda larga. Desvantagem: difíceis de integrar em circuitos complexos.

• Fibras ópticas surgiram no final dos anos 70. Sistemas de comunicação ópticos de baixas perdas e baixa dispersão, com larguras de banda muito superiores às dos cabos coaxiais ou das estruturas de ondas milimétricas.

• Frequências dos sistemas de comunicação têm vindo a aumentar, devido essencialmente às enormes larguras de banda disponíveis nas frequências mais elevadas.

• Comunicação com ligações fixas utilizada durante largos anos. Serviços telefónicos ligações terrestres fixas (anos 40), comunicação intercontinental ligações via satélite (anos 70).

• As comunicações celulares móveis constituem actualmente um vasto campo de investigação e desenvolvimento tecnológico.

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Propagação guiada • Baixas frequências e distâncias curtas. Imune a interferências. • Distâncias maiores e frequências mais elevadas atenuação considerável e custos elevados.

Excepção: fibra óptica, transmissão a grandes distâncias com muito baixas perdas.

Propagação em espaço livre • Perdas mais elevadas, única opção em muitos casos. Ex. em barcos, a bordo de aviões e satélites,

em veículos, em rádio difusão, nos rádios da polícia, bombeiros, nas comunicações pessoais (telefones móveis, "pagers").

Propagação guiada /Propagação em espaço livre • Hoje micro-ondas e fibras ópticas: ligações telefónicas de longa distância e chamadas

internacionais via-satélite. Televisão também com sist. comunicação baseados em satélites.

Segurança • Propagação guiada intrinsecamente mais segura mas a propagação em espaço livre com

comunicação digital (com códigos) pode atingir níveis equivalentes de segurança.

Fiabilidade• Sinais em espaço livre afectados pelas condições de propagação (obstáculos, ionosfera,

condições atmosféricas adversas, interferências com outros sinais electromagnéticos). • Propagação guiada afectada por danificação acidental das estruturas de transmissão, provocada

por trabalhos de construção, tremores de Terra, etc...)

Custos Propagação guiada (em geral) custos superiores e descida de preço de equipamento com antenas. Esta situação tende a favorecer os sistemas de propagação em espaço livre.Na prática escolha ditada essencialmente pelo tipo de aplicação.

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AntenasDesempenham papel fundamental: convertem ondas electromagnéticas guiadas em ondas de espaço livre.

Fig. 4 - Linhas de força do campo eléctrico associadas a um dipolo

PROE 1S0607 Aula0-120906Fig. 5 - Vários tipos de Antenas

Antenas GMS (telemóveis) Agregados

Yagi

AntenaYagi Antenas

Parabólicas(Microondas)

Monopolos(Serviços radiomóvel)

RepetidoresEstaçõesmóveis

Corneta

Parabólica

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Propagação guiada• Cabos coaxiais - até ao domínio das micro-ondas.

• Guias de onda em microondas. Poder transportar potências elevadas (ex. radares). Largura de banda limitada, dimensões apreciáveis, dispendiosos.

• Cabos coaxiais banda larga, difícil fazer circuitos complexos de micro-ondas.

• Estruturas planares: stripline, microstrip, slotline, finline, guias coplanares. Compactas, baixo custo, podem incluir componentes activos como díodos ou transistores.

• Tendência dos circuitos de micro-ondas, integrar as estruturas de transmissão, os componentes activos, e outros componentes num único substracto de semicondutor, formando um circuito monolítico de micro-ondas integrado (MMIC).

• Fibras Ópticas, capazes de transportar grandes quantidades de informação usando ondas luminosas, devido à enorme largura de banda.

– Luz emitida no infravermelho (invisível) com 0: 1.31 m ou 1.55 m.

– Transmissão sinais de audio, televisão ou dados de computador com modulação analógica (variando a intensidade do feixe de luz) ou digital (opera-se em modo on-off).

– Sistema de fibra óptica pode transmitir tipicamente 27 gigabits por segundo.

– Sistemas de fibra óptica, também em muito pequenas distâncias Ex: nos computadores, transporte de sinais entre placas de circuitos.

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Sistema de Unidades

• Sistema MKSA [Metro Kilograma Segundo Ampere]

• Metro, referenciado ao segundo e à velocidade da luz no vácuo

• Quilograma, massa de uma barra padrão feita de uma liga de Platina/Irídio (Sévres, Paris)

• Segundo, 9.192.631.770 períodos da radiação electromagnética emitida numa transição de um átomo de Césio

• Ampére, corrente constante que, percorrendo dois condutores (comprimento infinito afastados de 1m no vácuo), produziria entre os condutores uma força de 2 x 10 Newton por cada metro de condutor.

• Sistema MKSA racionalizado

17104 Hmo