Comunicações 4
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• 1820 – Oersted verifica experimentalmente que uma corrente eléctrica cria um campo magnético. Até então, a electricidade e o electromagnetismo eram realidades diferentes. Experiência de Oersted Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm • 1821 – Faraday descobre que um campo magnético pode originar uma corrente eléctrica. Mais uma evidência da relação entre os fenómenos eléctricos e magnéticos. • 1864 – James Maxwell unifica os fenómenos eléctricos e magnéticos. Estabelece 4 equações que permitem estabelecer a relação mútua entre estes fenómenos e prevê a existência de ondas electromagnéticas, idênticas às ondas luminosas, que se propagam no vazio à velocidade da luz. • 1864 Na teoria de Maxwell, a onda electromagnética resulta da propagação de um campo eléctrico e magnético perpendiculares entre si, daí serem consideradas ondas transversais. Na realidade, a perturbação consiste na alteração das propriedades eléctricas e magnéticas do meio ou do vazio. • 1874 – Hertz consegue produzir, experimentalmente, ondas electromagnéticas a partir de circuitos eléctricos e transmiti-las à distância, confirmando as previsões de Maxwell. Nasce a era da comunicação à distância… A experiência de Hertz Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm • 1895– Marconi, com base nos trabalhos de Hertz, conseguiu a primeira ligação sem fios entre dois pontos à distância de 2400 metros. • 1910 – Marconi e Fleming conseguem a primeira ligação radiofónica transatlântica, entre a Inglaterra e o Canadá, à distância de 3400 km. Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm Produção: sempre que ocorre uma alteração de fluxo de carga eléctrica. No vazio propagam-se a 300 000 km/s Num meio material a velocidade de propagação depende da frequência. Para se conseguir comunicar a longas distâncias, é necessário converter as ondas sonoras em ondas electromagnéticas porque: as ondas electromagnéticas propagam-se no vazio; estas têm maior velocidade de propagação; a absorção de energia ao longo da propagação é menor; a diminuição da intensidade da onda não é tão elevada como no caso da onda sonora. As ondas electromagnéticas usadas na comunicação são as ondas rádio, microondas e radiação visível. Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm Propagação guiada (fios, cabos, tubos, fibra óptica) Propagação livre (na atmosfera ou via satélite) Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm • • • • Radio-frequências (propagação livre e guiada) Microondas (propagação livre e guiada) Infravermelho (propagação guiada, fibra óptica) Visível (propagação guiada, fibra óptica) Nota: Quanto maior for a frequência da onda portadora mais informação esta pode “carregar”. Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm • Requerem a transformação da informação inicial em sinais electromagnéticos: Os dados originais (os sons, as imagens, etc.) são convertidos em sinais analógicos e/ou digitais Os sinais são transmitidos através de fios, do espaço livre ou fibras ópticas E são convertidos pelo receptor na informação original. Há dois processos de codificar informação a fim de as armazenar ou transmitir: Analógicos (processo tradicional): é uma grandeza física que varia com o tempo, normalmente, de forma suave e contínua. • Digitais (processo moderno): é uma função discreta, descontínua, de uma grandeza física (p.ex., uma série de sequências formadas por zeros e um). Sinal analógico Sinal digital Durante a transmissão os sinais analógicos podem sofrer alteração da sua forma devido a: • Distorção: quando o sinal é alterado por transmissão imperfeita através do sistema de antenas. • Interferência: resulta da sobreposição de outros sinais, emitidos por outras fontes com o mesmo domínio de frequências. • Ruído: resulta de sinais ocasionais e imprevisíveis, produzidos interna ou externamente, deformando a mensagem original, por exemplo, deformação devido a condições atmosféricas. O uso de sinais digitais é mais vantajoso, porque estes são menos afectados pelo ruído que os sinais analógicos. • A primeira transformação por que passam som e imagem é a sua conversão em sinais eléctricos. Mas, as tensões geradas não podem ser directamente encaminhadas para a antena emissora, porque a sua frequência é muito baixa. • A transmissão de informação de baixa frequência implica a utilização de uma onda de alta frequência, designada onda portadora, pois a comunicação usando ondas electromagnéticas, na Terra, só é viável para frequências já altas, na ordem dos kHz e MHz. • A informação a transmitir é convertida em sinal eléctrico que modifica uma das grandezas características da onda portadora: a amplitude (modulação em amplitude – AM) ou a frequência (modulação em frequência – FM). • A modulação é uma operação que se efectua no emissor e que envolve dois sinais: o sinal emitido e que contém a mensagem e a onda electromagnética de frequência bem definida ( a onda portadora). A onda resultante designa-se por onda modulada. Modulação em amplitude (AM) Consiste na variação da amplitude da onda portadora de frequência muito elevada pelo sinal a transmitir ( a frequência da onda modulada mantêm-se constante) Modulação em frequência (FM) Consiste na variação da frequência da onda portadora, cuja amplitude se mantém constante, pelo sinal a transmitir. • A onda portadora, electromagnética, possui a velocidade máxima de propagação de um sinal – a velocidade da luz. • Supressão do ruído: para combater o ruído áudio, aumenta-se a amplitude do sinal. Contudo, para que o ruído não afecte a propagação, uma onda modulada em amplitude tem que ter uma potência elevada, o que pode, por vezes, trazer problemas ao equipamento. A modulação FM, como não é sensível a alterações de amplitude, é pouco afectada pelo ruído. • Possibilidade de sintonização: uma vez que cada estação tem uma onda portadora de frequência distinta da das outras, o sinal desejado pode ser separado dos restantes. • Alta-fidelidade • Fraca sensibilidade a ruídos: na modulação AM há informação contida na amplitude da onda modulada, pelo que o ruído é adicionado à informação, deformando-a. • Fácil sintonização: a capacidade de um receptor seleccionar entre todos os sinais captados pela sua antena o sinal emitido por uma dada estação é maior. http://www.nrao.edu/whatisra/radio-anim.shtml Resumo – viagem do sinal No transmissor: - O sinal sonoro é convertido em sinal eléctrico, por exemplo, através do microfone - O sinal eléctrico pode, ou não, ser amplificado. - No oscilador, há produção de ondas rádio de elevada frequência (ondas portadoras) - Onda portadora é modulada (em amplitude ou frequência) pelo sinal que transporta a informação. Na atmosfera: - as ondas com maior comprimento de onda propagam-se directamente do emissor para o receptor. - as ondas com pequeno comprimento de onda propagam-se através de sucessivas reflexões na ionosfera e podem atingir pontos muito afastados do emissor. No receptor: - captação da onda modulada através de antenas. - selecção da onda modulada com a frequência desejada. - desmodulação da onda, separando o sinal da onda portadora. - conversão do sinal eléctrico que contém a informação em sinal sonoro, através do altifalante. - amplificação do sinal sonoro, se necessário.
