ELE327

Relatório
Outubro de 2010
Laboratórios do DEEC: O que se faz nos laboratórios de ensino do I Nascente?
Docente:
Armando Jorge Miranda de Sousa
Monitor:
Rui Fernando de Sousa Marques
Grupo ELE327:
Ana Margarida Guedes da Silva Cardoso
António Silva Fernandes
Duarte Nuno Osório do Val
Helena Carolina Teixeira Lopes
João Miguel Vaz Cerqueira
José Guilherme Casimiro Rodrigues
Tiago Augusto Lima Torres Correia
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Índice
Introdução
3
Engenharia de Radiofrequência e Microondas
5
Informação e Comunicação
6
Fundamentos de Telecomunicações 2
7
Projecto de Sistemas de Telecomunicações
9
Conclusão
11
Bibliografia
12
Agradecimentos
13
2
Introdução
No âmbito da Unidade Curricular Projecto FEUP, o grupo ELE327 irá
abordar o tema “O que se faz nos laboratórios do edifício I nascente?”.
Esta UC permite aos alunos um desenvolvimento das suas capacidades
pessoais e interpessoais, permitindo-lhes trabalhar em grupo, apelando, desta
forma, ao desenvolvimento de novas competências. Para além disso, os temas
do Projecto FEUP relacionam-se directamente com o ambiente universitário, o
que permite aos alunos um maior envolvimento e melhor integração no novo
meio escolar.
O grupo ELE327 ficou encarregue de explorar o edifício I nascente, que
é onde se encontra parte do departamento do MIEEC (Mestrado Integrado em
Engenharia Electrotécnica e de Computadores). Neste trabalho vai-se falar das
disciplinas que se ensinam nos laboratórios, dos seus respectivos programas e
de possíveis trabalhos que se possam ter realizado em anos anteriores
relacionados com essas mesmas disciplinas.
Iniciou-se esta investigação procurando saber que aulas se têm nos
laboratórios; depois falou-se directamente com os técnicos do edifício para
pedir ajuda e opiniões relativamente às cadeiras e respectivos projectos. Desta
forma, e após serem seleccionadas as cadeiras que vão ser investigadas, o
grupo dedicou-se à investigação das UC’s que lhes despertaram interesse.
Este método poderá tornar-se uma boa forma de se organizar o trabalho, sem,
obviamente, se esquecer o trabalho de grupo.
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De seguida, são apresentadas algumas informações sobre a selecção
de unidades curriculares do major Telecomunicações, Electrotécnica e
Computadores que são leccionadas no edifício I nascente, tais como
Engenharia de RF e Microondas, Informação e Comunicação, Projecto de
Sistemas de Telecomunicações e Fundamentos de Telecomunicações 2.
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Engenharia de RF1 e Microondas
 Objectivos
Fornecer os conceitos fundamentais de engenharia de radiofrequência
com vista à análise, projecto e caracterização de circuitos de microondas (filtros
e amplificadores) proporcionando aos alunos a aplicação prática destes
conceitos através do contacto com um laboratório de electrónica e a
possibilidade de realizarem protótipos laboratoriais e projectos de electrónica
de RF em condições de autonomia.
 Programa:
Introdução a sistemas de comunicação de radiofrequência;
Linhas de transmissão (revisão) e análise de circuitos de microondas;
Ruído e distorção de intermodulação;
Desenho em software de:
1.
2.
3.
4.
Filtros;
Amplificadores de alta frequência;
Osciladores e sintetizadores de frequência;
Receptores.
Após a realização dos desenhos, prossegue-se com a manufacturação
dos mesmos em microstrip2, seguido do teste de performance, segundo a
aplicação específica para que foram desenhados.
Um dos trabalhos consiste em construir um amplificador de sinal usando
apenas transitors.
1
RF: rádio-frequência
2
Microstrip: miniaturização de circuitos eléctricos com vista a diminuir necessidades energéticas, gastos de matéria
prima, variações com a temperatura, e aumentar qualidade de construção.
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Informação e Comunicação
 Objectivos
O objectivo principal é os estudantes adquiram conhecimentos técnicos
sobre sistemas de comunicação usados na transmissão de informação,
compreendendo a complexidade dos processos subjacentes, os quais colocam
grandes desafios tecnológicos e operacionais. Devem ainda adquirir formação
básica no domínio da transmissão de informação em sistemas de
comunicação, permitindo-lhes analisar as tecnologias utilizadas e as limitações
que impõem na informação a transmitir.
 Resultados da aprendizagem
Os estudantes deverão ser capazes de estudar e compreender sistemas
de comunicação de informação, nomeadamente, serem capazes de analisar e
avaliar soluções tecnológicas, arquitectónicas e serviços a suportar, dotando-os
assim dos conhecimentos técnicos básicos para lidarem com redes de
comunicação na sua futura vida profissional e abrindo caminho para
perceberem conceitos avançados neste domínio.
 Programa:
Breve panorama do sector das Telecomunicações;
Sinal. Representação fasorial. Conceito de onda;
Linhas de transmissão. Parâmetros característicos. Equação de onda.
Impedância, reflexão e adaptação. Transitórios em linhas;
Representação de sinais no domínio dos tempos e das frequências;
Concretização de conceitos adquiridos em Teoria do Sinal;
Filtragem de sinais. Filtros passivos, activos e digitais;
Comunicações analógicas. Sinais e sistemas. Modulações AM e FM;
Comunicações digitais. Conversão analógico-digital. Comunicação de
sinais em banda base e em banda de canal. Introdução às modulações
digitais;
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Perturbações introduzidas por um canal de transmissão ou por um
sistema de armazenamento. Distorção e ruído. Recepção óptima.
Compressão sem perdas. Códigos de Huffman e LZ;
Codificação de áudio, voz, imagens e vídeo. Códigos correctores de
erros;
Sistemas de comunicação ponto-a-ponto e multi-ponto. Exemplo de uma
ligação usando a interface RS232C via fibra óptica;
Protocolos de comunicação em rede.
Esta cadeira não tem projecto. Um dos trabalhos em que os alunos operam
consiste no cálculo do comprimento de um cabo: injectando um sinal (cujas
características são conhecidas) na entrada, e observando as alterações na
outra extremidade, pode-se descobrir o comprimento do cabo se se souber o
material de que é feito.
Um dos trabalhos permite aos alunos criar um conversor analógicodigital, ou inverso, e calcular a frequência de obtenção de informação correcta,
para que a amostragem do sinal analógico seja “válida”.
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Fundamentos de Telecomunicações 2
 Objectivos
O
objectivo
desta
unidade
curricular
é
os
alunos
adquirirem
conhecimentos técnicos de alguns aspectos fundamentais das comunicações
digitais e, ao mesmo tempo, desenvolvam as suas próprias aptidões pessoais,
interpessoais e profissionais.
 Programa:
Sincronização em modulações digitais:
1. Efeitos da falta de sincronismo na probabilidade de erro;
2. Métodos de recuperação da fase da portadora;
3. Métodos de recuperação da temporização de símbolo;
Espalhamento Espectral:
1. Introdução e considerações genéricas;
2. Espalhamento espectral por sequência directa (DS);
3. Espalhamento espectral por saltos em frequência (FH);
4. Efeito de interferências intencionais;
5. Acesso múltiplo (CDMA);
6. Sequências de Walsh, de Barker e pseudo-aleatórias (PN, Gold e
Kasami).
Os trabalhos desenvolvidos pelos alunos consistem em simulações de
Matlab e de transmissão de rádio em linhas.
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Projecto de Sistemas de Telecomunicações
 Objectivos
O objectivo desta Unidade Curricular consiste no estudo das tecnologias e
metodologias relevantes para o projecto de sistemas de telecomunicações
específicos, nomeadamente ópticos, sistemas de acesso sem fios, sistemas de
satélite, sistemas de radar e suas aplicações e na apresentação dos principais
termos, conceitos, princípios básicos e modelos arquitectónicos, com vista ao
projecto e implementação dos sistemas.
 Programa:
Factores limitativos no projecto de sistemas ópticos: dispersão e efeitos
não-lineares. Análise da propagação de impulsos em fibras e da
interacção entre dispersão e efeitos não-lineares. Gestão de dispersão
em sistemas ópticos. Sistemas de multiplexagem por comprimento de
onda: princípio de operação, componentes, arquitecturas e projecto de
sistemas.
Transporte de sinais de rádio-frequência e microondas sobre fibra óptica.
Redes ópticas passivas na rede de acesso: princípio de operação,
componentes,
arquitecturas
e
projecto
de
sistemas.
Sistemas por Feixe Hertziano: conceitos básicos, modulações, balanço
de potência, ruído de sistema, plano de frequências, estações terminais
e repetidores; projecto de sistemas. Sistemas de Comunicação por
Satélite: conceitos básicos, órbita dos satélites, ligações por satélite,
acesso a satélites, segmento do satélite, segmento terrestre, séries de
satélites; projecto de sistemas.
Sistemas de Radar: conceitos básicos e princípios de funcionamento,
radares de impulsos (radares de procura, radares de seguimento,
radares indicadores de movimento, radares de sinalização), radar de
onda contínua (radar CW de efeito Doppler3, radar FM-CW); projecto de
sistemas.
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Alguns dos trabalhos laboratoriais desenvolvidos tem por base a construção
de um radar baseado no efeito Doppler usado para averiguar velocidade de
alvos.
Noutros trabalhos os alunos constroem antenas unidireccionais e testamnas numa câmara anechoic4 que há na Feup, de modo a verificar a
conformidade com as especificações de construção.
3 Efeito
4
Doppler: mudança de frequência de uma onda para um observador que se move relativamente á fonte da onda.
Câmara Anechoic: Sala desenhada para parar reflecções sonoras ou de ondas electromagnéticas.
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Conclusão
O edifício I nascente da FEUP tem um extenso leque de disciplinas,
sendo todas elas de grande interessante, com alguns projectos que não deram
para ser explorados, pelo facto de serem vários e pelas temáticas por eles
abordadas serem de facto muito extensas e elaboradas. Por esta razão, foi
decidido abordar apenas uma pequena amostragem das diferentes disciplinas e
projectos nelas a serem desenvolvidos.
Desde Fundamentos de Telecomunicações 2, a Projecto de Sistemas de
Telecomunicações, ou Comunicações Ópticas, existe tanto para explorar e
desenvolver, que, com este trabalho espera-se que os outros alunos também
fiquem a conhecer, de uma forma geral, o programa destas disciplinas, assim
como os seus projectos, fundamentalmente por 3 razões:
 Para poderem saber o que os espera nas futuras disciplinas que
poderão frequentar;
 Para os ajudar no ramo que vão escolher no 3º ano;
 Para espicaçar a curiosidade e o interesse que, certamente, têm pela
engenharia electrotécnica.
Para estes efeitos, o trabalho incidiu em toda a comunidade escolar,
sobretudo nos alunos do 1º ano de Engenharia Electrotécnica e de
Computadores.
Por fim, e com isto dito, acreditamos ter atingido os nossos objectivos,
particularmente, e conseguido responder à questão: “O que se faz nos
laboratórios do I nascente?”.
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Bibliografia
https://www.fe.up.pt/si/Disciplinas_geral.FormView?P_ANO_LECTIVO=2010/2011
&P_CAD_CODIGO=EEC0036&P_PERIODO=1S (Accessed October 10,2010)
https://www.fe.up.pt/si/Disciplinas_geral.FormView?P_ANO_LECTIVO=2010/2011
&P_CAD_CODIGO=EEC0027&P_PERIODO=1S (Accessed October 10,2010)
https://www.fe.up.pt/si/Disciplinas_geral.FormView?P_ANO_LECTIVO=2010/2011
&P_CAD_CODIGO=EEC0154&P_PERIODO=1S (Accessed October 10,2010)
https://www.fe.up.pt/si/Disciplinas_geral.FormView?P_ANO_LECTIVO=2010/2011
&P_CAD_CODIGO=EEC0023&P_PERIODO=1S (Accessed October 10,2010)
https://www.fe.up.pt/si/Disciplinas_geral.FormView?P_ANO_LECTIVO=2010/2011
&P_CAD_CODIGO=EEC0038&P_PERIODO=2S (Accessed October 10,2010)
https://www.fe.up.pt/si/Disciplinas_geral.FormView?P_ANO_LECTIVO=2010/2011
&P_CAD_CODIGO=EEC0137&P_PERIODO=1S (Accessed October 10,2010)
http://en.wikipedia.org/wiki/Microstrip (Accessed October 10,2010)
http://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_Doppler (Accessed October 10,2010)
http://pt.wikipedia.org/wiki/Matlab (Accessed October 10,2010)
http://en.wikipedia.org/wiki/Anechoic_chamber (Accessed October 10,2010)
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Agradecimentos
Gostaríamos de agradecer a todas as pessoas que nos ajudaram na
elaboração deste relatório, disponibilizando-se para nos fornecerem as mais
variadas informações, nomeadamente aos técnicos e professores do edifício I
Nascente, e, sobretudo, ao nosso supervisor, Armando Jorge Miranda de
Sousa, e monitor Rui Fernando de Sousa Marques.
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