Comunicações 4

• 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.