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Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Utilização do Espectro Radioelétrico
Como é usado o espectro radioelétrico?
Projeto FEUP 2013/2014 MIEEC
Professor Armando Jorge Sousa Professor José Nuno Fidalgo
Equipa 1MIEEC_1
Supervisor: Professor Sílvio Abrantes Monitora: Denise Martins
Estudantes & Autores:
Francisco Ferreira [email protected] João Santos [email protected]
José Sousa [email protected] João Lomba [email protected]
João Barrocas [email protected]
Utilização do Espectro Radioelétrico - Como é usado o espectro radioelétrico? 1/17
Resumo
Este relatório foi realizado no âmbito da unidade curricular projeto FEUP, que tem como
objetivo levar os novos alunos a enquadraremse neste novo estilo de vida, e a ambientaremse à
sua nova casa que é a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), pelo que
também tem como objetivo fomentar o trabalho de grupo e a interajuda entre todos.
Neste relatório, como nos foi indicado vamos tratar do tema: “Utilização do espectro
radioelétrico”, em particular como é que este mesmo é utilizado dependendo da frequência.
Este trabalho tem como base a diferenciação de cada tipo de onda que constitui o espectro
radioelétrico, desde as ondas de frequência muito baixa (VLF) até às ondas de frequência
extremamente alta (EHF).
Através desta distinção que vai ser abordada não só pelo tipo de frequência como através de
outras características como amplitude, o modo de propagação, e o mais importante o modo como
elas são aplicadas, e em que áreas é que a utilização de cada tipo de onda se destaca, vamos
permitir uma melhor perceção da utilidade e importância que estas ondas desempenham no dia a
dia, para a ligação e desenvolvimento tecnológico de várias áreas.
Palavras-Chave:
Espectro radioelétrico, telecomunicações, bandas de frequência.
Agradecimentos
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Os membros deste grupo gostariam de agradecer a todos os que contribuíram de uma forma ou
outra para a realização deste trabalho com especial atenção ao professor Sílvio Abrantes e à
monitora Denise Martins, pelo tempo e esforço prestados nas aulas para nos orientarem neste
projeto.
Também gostaríamos de agradecer a todos os que pensaram e concretizaram toda a ideia do
projeto FEUP, que é uma mais valia, e que se torna desta maneira uma ferramenta de integração
importantíssima no ambiente universitário.
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Índice
1. Introdução ……………………...…………………………………….. 7
2.1 -Espectro Radioelétrico …………………………………….8
2.1.1 - Ondas VLF………………………………..…………...8
2.1.2 - Ondas LF………………………………………………...9
2.1.3 - Ondas MF ……………………………...……………..10
2.1.4 - Ondas HF……………………………………..………..11
2.1.5 - Ondas VHF……………………………………………..12
2.1.6 - Ondas UHF………………………………..…………..12
2.1.7 - Ondas SHF………………………………..…………..13
2.1.8 - Ondas EHF……………………………………………..14
4.Conclusões…………………………………………………………………..16
5.Referências Bibliográficas…………………………………………..17
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Lista de figuras:
Figura 1:Espectro das Radio frequências;
Fonte:http://www.vivasemfio.com/blog_images/radiospectrum.jpg.pagespeed.ce.X8rbJBlP
GL.jpg
Figura 2:Balão meteorológico;
Fonte:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/Nssl0020.jpg
Figura 3:Como ocorre a transmissão de ondas rádio;
Fonte:http://www.hnsa.org/doc/radio/img/fig148.jpg
Figura 4:Comunicação de aviação;
Fonte:http://medias.photodeck.com/6bed540a2c1611e184b4b1381c138311/110828_
TRA_158_xgaplus.jpg
Figura 5:Sistema bluetooth;
Fonte:http://www.portogente.com.br/arquivos/id_24346_bluetooth.jpg
Figura 6:Sistema wifi;
Fonte:http://static.ddmcdn.com/gif/wifiphone3.jpg
Figura 7:Comunicação via satélite;
Fonte:http://www.gbeelectronics.com/gbe/components/com_virtuemart/shop_image/
product/48743A02FL.jpg
Figura 8:Antena de radioastronomia.
Fonte: http://www.if.ufrgs.br/oei/cgu/parkes_radio_telescope.jpg
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Lista de acrónimos:
VLF Very Low Frequency (Frequência muito baixa);
LF Low Frequency (Frequência baixa);
MF Medium Frequency (Frequência média);
HF High Frequency (Frequência alta);
VHF Very High Frequency (Frequência muito alta);
UHF Ultra High Frequency (Frequência ultra alta);
SHF Super High Frequency (Frequência super alta);
EHF Extremely High Frequency (Frequência extremamente alta).
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1. Introdução
No âmbito da disciplina Projecto FEUP, seguese agora um relatório sobre a utilização do
espectro radioelétrico, visando aprofundar alguns aspectos importantes à volta deste tema e aludir
ao modo de utilização do espectro para uma melhor compreensão do mesmo e das suas benesses.
Desde que foi descoberto o espectro radioelétrico tem revelado uma grande importância no
quotidiano da sociedade. Esta necessidade de uso destas frequências tem uma tendência a aumentar
devido às suas variadíssimas utilizações.
Assim sendo, este relatório visa focar alguns aspectos que nos parecem essenciais para
expor todas as potencialidades deste espectro de frequências. Continuaremos, a explicar como é
que o espectro é utilizado, o modo como ele está dividido por grandeza de frequências e vamos
destacar algumas das suas propriedades mais importantes.
Optamos por uma abordagem mais precisa visto que no relatório encontrarão informação
sobre diferentes frequências do espectro radioelétrico. A decisão foi feita com objectivo de uma
explicação mais específica de todos os conceitos envolventes no tema e de uma compreensão mais
aprofundada do mesmo.
Para a elaboração de um relatório verdadeiramente preciso, optamos por um leque variado
de métodos de pesquisa. A primeira opção era, sempre que possível, recorrer à interrogação ao
professor ou ao monitor, tanto sobre os aspectos científicos como estruturais do relatório. Estas
questões eram deveras importantes pois para além de refletir o nosso empenho na disciplina as
respostas vinham sempre com sugestões importantes para o enriquecimento do trabalho. Se este
método não fosse possível ou não fosse suficiente optamos por uma pesquisa aprofundada em livros
científicos (incluindo os ebooks) e apoiamosmos também em informação vinda da Internet, sem
nunca esquecer de testar a sua veracidade verificando as suas referências. Para aquisição de
manuais científicos a Biblioteca da Universidade demonstrouse um órgão indispensável devido a
sua vasta bibliografia e qualidade de informação.
2.1 Espectro Radioelétrico
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À transmissão de ondas radioelétricas, que são moduladas em frequência, amplitude, ou
fase chamamos de radiodifusão.
A radiodifusão tratase de um processo de transmissão de sinais, como por exemplo de
rádio, de televisão, telex... A radiocomunicação foi inaugurada em 1912 no momento em que surge
a invenção da modulação, tornandose ao longo do tempo um elemento cada vez mais
preponderante na sociedade.
As ondas de rádio enquadramse em oito bandas de acordo com a frequência formando espectro
das radio frequências, as quais iremos de seguida especificar.
Figura 1:Espectro das Radio frequências.
2.1.1 Ondas VLF (Very Low Frequency)
As ondas rádio de muito baixa frequência (VLF) encontramse entre os 3kHz e os 30 kHz e
têm comprimentos de onda compreendidos entre os 10 e os 100 km.
Este tipo de onda não permite emitir sinais de rádio e apenas transmite uma pequena gama de
sinais, os quais estão maioritariamente associados aos sinais usados pelos submarinos.
Devido ao seu grande comprimento de onda, as ondas VLF difratamse com facilidade
passando por obstáculos e não sendo bloqueadas pelas cadeias montanhosas.
Estas ondas são também usadas para comunicação a longa distância por serem ondas com
elevado valor de estabilidade.
2.1.2 Ondas LF (Low Frequency)
As ondas LF referemse a rádio frequências entre os 30 kHz e os 300 kHz. São também
conhecidas como a banda quilométrica por terem o seu comprimento de onda compreendido entre
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1 e 10 km que permite a comunicação a longas distâncias.
Apresentam características muito parecidas com as ondas VLF e por isso também se
difratam e contornam obstáculos ao longo de todo o planeta Terra.
As ondas LF são maioritariamente usadas em:
Sinais para relógios digitais;
Comunicação entre submarinos;
Uso militar;
Meteorologia;
Sinais de navegação.
Figura 2:Balão meteorológico.
2.1.3 Ondas MF (Medium Frequency)A faixa do espectro electromagnético correspondente às frequências médias tem início nos
300 kHz e fim nos 3 MHz. Tem usos variados, dos quais destacamos os seguintes:
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transmissão de rádio AM;
uso em radiofaróis para navegação marítima;
comunicação marítima navio costa;
pedidos de ajuda através da frequência de emergência marítima.
Devido ao comprimento de onda destas frequências, a sua transmissão pode ocorrer através de
ondas terrestres e ondas espaciais. Através de ondas terrestres, transmissões rádio a média
frequência têm um alcance de várias centenas de quilómetros, que se pode tornar ainda maior em
áreas oceânicas. É, assim, ideal para estações rádiofónicas.
O uso de ondas espaciais, através de reflexão e refração na ionosfera, torna possível a
comunicação a longa distância, especialmente em dias de inverno ou com pouca atividade solar.
Figura 3:Como ocorre a transmissão de ondas rádio.
Para transmissão de rádio AM são permitidas frequências na ordem dos 500 kHz a 1700 kHz,
enquanto os radiofaróis para navegação marítima utilizam o intervalo de 190 kHz a 435 kHz,
ocupando um pouco do limite superior das ondas de baixa frequência.
Para comunicação navio costa, utilizase a gama entre 1600 kHz e 2850 kHz. Em situações
de emergência a frequência 2182 kHz é a frequência internacional de socorro para comunicação
radiotelefónica marítima.
2.1.4 Ondas HF (High Frequency)
As ondas de alta frequência encontramse num intervalo de 3 MHz a 30 MHz, sendo
transmitidas preferencialmente através de ondas espaciais, utilizando a ionosfera.
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São, assim, bastante adequadas a comunicações a longa distância.
Como tal, os seus principais usos são:
Comunicação governamental e militar;
Comunicação de aviação ar terra;
Radioamadorismo;
Radiodifusão regional e internacional;
Serviços de comunicação marítimos mar costa;
Radar a longa distância;
Comunicação para socorro de navios;
Comunicação mundial de meteorologia.
Figura 4:Comunicação de aviação.
2.1.5 Ondas VHF (Very High Frequency)
No espectro radioeléctrico as bandas VHF correspondem à faixa de microfrequência de 30 a
300 MHz. Frequências com estas características são bastante úteis para o diaadia no quotidiano.
As características de propagação das VHF são ideais para comunicações terrestres de
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curtadistância, com um alcance geralmente além da linha de vista do transmissor. As ondas VHF
não são reflectidas pela ionosfera, logo são restritas à área local. É importante saber que estas
ondas são moduladas e que têm uma propagação directa.
A faixa VHF é menos afectada por ruídos e interferências atmosféricas emitidas por
equipamentos eléctricos de baixas frequências. Por outro lado, é mais facilmente obstruído pelas
características do terreno que em frequências mais baixas. Frequências com estas características são
bastante úteis para o diaadia no quotidiano, sendo utilizadas para:
Transmissão de rádio FM (normalmente em 88108 MHz);
Transmissões televisivas (em conjunto com a faixa de frequência UHF);
Comunicações aéreas (dos aviões);
Radioamadorismo.
2.1.6 Ondas UHF (Ultra High Frequency)
No espectro radioelétrico UHF designa a faixa de radiofrequência de 300MHz a 3GHz.
Frequências UHF têm usos variados dos quais destacamos os seguintes:
Propagação de sinais de televisão;
GPS;
Rádio;
Bluetooth;
Redes wireless.
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Figura 5:Sistema Bluetooth. Figura 6:Sistema wi-fi.
2.1.7 Ondas SHF (Super High Frequency)
Super High Frequency representam as frequências rádio entre os 3 GHz e os 300 GHz.
Este tipo de ondas, também chamadas como microondas, são características por terem um
comprimento de onda entre 1 e 10 centímetros. O baixo comprimento de onda permite a realização
de feixes direccionais que transportam informação para receptores com antenas parabólicas.
A propagação destas ondas é feita apenas até a linha de vista, estando deste modo limitadas
ao horizonte. A comunicação a longa distância é possível devido à propagação pontoaponto.
As ondas SHF ocupam um lugar importante no espectro radioelétrico pois são a faixa de
menor frequência onde as ondas rádio podem ser direccionadas em feixes por antenas de tamanho
convencional. E por outro lado são as ondas de maior frequência que podem ser usadas para
comunicação terrestre a longa distância.
As ondas SHF têm variadas utilizações das quais realçamos:
Radares transmissores;
Telemóveis;
Comunicações via satélite;
Redes wireless.
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Figura 7:Comunicação via satélite.
2.1.8 Ondas EHF (Extremely High Frequency)
A frequência extremamente alta ou EHF (Extremely High Frequency) como é mais
conhecida, é a frequência mais alta das rádio frequências. A banda EHF situase entre os 30 e 300
GHz, com comprimentos de onda compreendidos entre os 1 milímetro e 1 centímetro, sendo por
isso também chamada banda milimétrica.
Este tipo de ondas apenas se consegue propagar até à linha de visão devido à alta
frequência que possuem e que está diretamente relacionada com atenuação, pelo que são afetadas
por qualquer obstáculo que se interponha no seu caminho como muros ou densa folhagem, só
podendo desta forma ser utilizadas em curtas comunicações, geralmente até um quilómetro.
Esta banda, apesar de ser a que tem um maior intervalo de frequência é das que se encontra
mais inexplorada devido às técnicas de geração, deteção e transmissão não serem tão
desenvolvidas como nas anteriores, porém ainda possui várias aplicações como:
Investigação científica, tal como a radioastronomia;
Comunicações militares;
Satélites;
Radares: como os radares veiculares (curto alcance e alta resolução).
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Figura 8:Antena de radioastronomia.
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4. Conclusão
A realização deste trabalho permitiunos adquirir um leque alargado de conhecimentos
relativos ao espectro radioelétrico, tanto a nível das suas caracteristicas, aplicações e diversidade de
ondas.
Cumprimos com sucesso todos os pontos a que nos propusemos aquando da realização do
logbook, onde optámos por utilizar um diagrama de gantt para termos datas definidas.
Com o desenvolvimento deste projeto, acreditamos que foram desenvolvidas algumas competências
tais como, capacidade de trabalho em grupo, cooperação, pesquisa, síntese e oralidade.
Apesar das várias dificuldades sentidas ao longo da realização deste trabalho, é também de
realçar a importância que tem a superação das adversidades, pois este foi o primeiro contacto com
um projeto de uma dimensão superior à que estávamos habituados.
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5.Referências bibliográficas:
http://www.hnsa.org/doc/radio/img/fig148.jpg (acedido em: 6/10/2013)
http://www.ips.gov.au/Category/Educational/Other%20Topics/Radio%20Communication/In
tro% 20to%20HF%20Radio.pdf (acedido em:06/10/2013)
http://en.wikipedia.org/wiki/€Medium_frequency (acedido em: 8/10/2013)
http://en.wikipedia.org/wiki/High_frequency (acedido em: 8/10/2013)
http://www.pcars.org/PROGRAMS/Foose_Bill%20Eweek.pdf (acedido em: 8/10/2013)
http://www.britannica.com/ (acedido em: 9/10/2013)
http://www.argospress.com (acedido em: 8/10/2013)
http://en.wikipedia.org/wiki/Super_high_frequency (acedido em: 9/10/2013)
http://www.aprendereletronica.com.br/tiposdeondaspelasfrequenciasphp/
(acedido em: 7/10/2013)
http://www.vivasemfio.com/blog/espectroradiomicroondasmicrowaveuhfshfehf/(acedido em:6/10/2013)
http://en.wikipedia.org/wiki/Extremely_high_frequency (acedido em:5/10/2013)
http://www.coladaweb.com/fisica/ondas/ondasderadiofmetv (acedido em:9/10/2013)
Enciclopédia LusoBrasileira de Cultura, Editorial Verbo Lisboa, 1ª Edição;
Whitaker, Jerry C.,The RF Transmission Systems Handbook, 2002 , CRC Press; 1ª Edição.
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