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EPM – 2010 Francisco Máximo

omunicações Longas Distâncias

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EPM – 2010

Francisco Máximo

Comunicação a longas distânciasComunicação a longas distâncias

Porque não se utilizam ondas sonoras para comunicar a longas distâncias?

Tem elevada absorção no arTem elevada absorção no ar

Precisa de um meio material para sepropagar

Tem pequenas velocidades de propagação

Qual a alternativa?

Utilização de ondas electromagnéticas

Radiação ElectromagnéticaRadiação Electromagnética

ElectromagnetismoElectromagnetismo

1820 - OerstedDescobre o electromagnetismo

A corrente eléctrica gera um campo magnético à sua volta

1821 - Faraday

1864 - MaxwellUnifica o electromagnetismo

1821 - FaradayDescobre a indução electromagnética

A variação do fluxo do campo magnético gera uma corrente eléctrica induzida

Caracteriza o campo electromagnético e prova que se propaga por ondas

Estabelece as leis do electromagnetismo

Desenvolve a teoria electromagnética da luz

Campo electromagnético Campo electromagnético

Uma carga eléctrica oscilante produz um campo eléctrico variável

Um campo eléctrico variável produz um campo magnético variável

A propagação de um campo eléctrico e magnético variável origina umaonda transversal cuja direcção de propagação é perpendicular à oscilaçãodos campos eléctrico e magnético. A velocidade de propagação no vazio éde 300000 km/s

Ondas electromagnéticas Ondas electromagnéticas

Porque se utilizam ondas electromagnéticas para comunicar informação?

Porque têm a velocidade máxima possível de propagação, a velocidade da luz, permitindocomunicar em tempo real e quase instantaneamente.

Porque ao longo da propagação a perda de energia é menor, logo há menos perdas dePorque ao longo da propagação a perda de energia é menor, logo há menos perdas deinformação.

Porque têm menores absorções no ar, permite comunicar a grandes distâncias em Terra.

Porque se propagam no vazio permite comunicações no espaço.

Produção de ondas electromagnéticasProdução de ondas electromagnéticas

1887 – Heinrich Hertz

Descobriu que sempre que a bobina deindução era percorrida por uma correnteeléctrica verificava-se uma descarga entreas esferas.

Descobriu ainda que essa descarga eraoscilante e oscilava de esfera para esfera

Descobriu depois que uma descargasecundária acontecia num aro que seencontrava fisicamente separado docircuito.

Hertz descobriu a forma artificial de gerarondas de rádio.

Produção de ondas electromagnéticasProdução de ondas electromagnéticas

Ondas hertzianas

Hertz verificou que as ondas produzidaseram ondas que se comportavam como aluz

Tal como as ondas luminosas, as ondaselectromagnéticas sofriam fenómenos de:

• Reflexão

• Refracção

• Difracção

Produção de ondas electromagnéticasProdução de ondas electromagnéticas

1895 – Guglielmo Marconi

Descobriu uma forma de enviar sinaissonoros através de ondaselectromagnéticas

Começou por fazer comunicações adistâncias de 100 a 200 km, onde o raio decurvatura da Terra era um obstáculo.

Animado pelos sucessos, em 1901, Marconiconseguiu fazer a primeira transmissãotelegráfica sem fios transatlântica.

Transmissão de ondas electromagnéticasTransmissão de ondas electromagnéticas

Oersted, Faraday, Maxwell, Hertz e MarconiRevolucionaram o mundo e mudaram para sempre a forma de comunicar

Utilização das ondas electromagnéticasUtilização das ondas electromagnéticas

Rádio

Televisão

Telefone com e sem fios

Internet com e sem fios

Telecomandos

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias

Nos dias de hoje o princípiobásico das telecomunicaçõescontinua a ser a produçãoartificial de ondas rádio

Originadas numa correntealternada produzida numaantena transmissora

Captadas numa antenareceptora, originando aí umacorrente alternada

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias Como se processa a transmissão da informação?

É necessário converter os sinais sonoros ou imagens em sinais eléctricos

Problemas durante a transmissão:Perdas energéticas do sinal - que se traduzem numa atenuação do sinal à medidaque a distância aumenta. É por isso necessário haver uma amplificação do sinal querque a distância aumenta. É por isso necessário haver uma amplificação do sinal querno percurso, quer na antena receptora.

Distorções – quando o sinal é alterado por respostas imperfeitas do sistema detransmissão.

Interferências – quando há sobreposição de sinais estranhos emitidos por outrasfontes no mesmo domínio das frequências.

Ruído – quando surgem sinais ocasionais e imprevistos que deformam a mensagemoriginal.

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias

Como resolver estes problemas de transmissão?

Há dois tipos de codificação deinformação para armazenar outransmitir a informaçãotransmitir a informação

Sinais analógicos

Sinais Digitais

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias

Sinal analógico

É uma função contínua de umagrandeza física que variacontinuamente no tempo.

Sinal digital

É uma função discreta,descontínua de uma grandezafísica, é uma série de sequênciasde zeros e uns ( 0, 1 )

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias

No processo de conversão digitalatribui-se às zonas escuras o valor1 e às zonas claras o valor zero.

Porque se faz esta conversão?

Porque os sinais digitais sãofielmente transmitidos semdistorções ou ruídos.

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias

Os sinais analógicos são convertidos em digitais e enviados. Quando sefaz a reconversão de digital para analógico não se perde informação. Ossinais digitais não perdem a forma, não têm ruído e são facilmenteencriptados.

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias

EPM – 2010

Francisco Máximo

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias

Para que os sinais percorramlongas distâncias é necessário quetenham frequências elevadas, naordem dos MHz.

No entanto, sons e imagens têmfrequências mais baixas, na ordemdos KHz.

Assim, a transmissão de sinaisatravés de ondaselectromagnéticas implica queestes sofram alterações nas suascaracterísticas

É necessário haver uma ondaportadora de elevada frequênciapara transportar a informação

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias

Modulação em amplitude, AM

O sinal da onda portadora e o sinal da informação combinam-se dandoorigem a um sinal modulado em amplitude que é transmitido por umaantena.

A informação não está contida na onda, mas sim nas variações daamplitude da onda.

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias

Modulação em frequência, FM

O sinal da onda portadora e o sinal da informação combinam-se dandoorigem a um sinal modulado em frequência que é transmitido por umaantena.

A informação não está contida na onda, mas sim nas variações dafrequência da onda.

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias

Sinais Modulados em AM e FM

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias

Transmissão de sinais a longas distâncias Transmissão de sinais a longas distâncias