Unidade Dois2.2. Comunicação a longas distâncias
A importância da comunicação:Desde o início dos tempo que o progresso e o bem estar das
sociedades depende da sua capacidade de aceder à informação e comunicar. As descobertas da electricidade e do magnetismo
permitiram a construção dos modernos equipamentos de comunicação como o rádio, a televisão e o telemóvel.
Comunicação de informação a longas distâncias Perspectiva Histórica
• 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
Comunicação de informação a longas distâncias Perspectiva Histórica
Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm
Comunicação de informação a longas distâncias Perspectiva Histórica
• 1821 – Faraday descobre que um campo magnético pode originar uma corrente eléctrica. Mais uma evidência da relação entre os fenómenos eléctricos e magnéticos.
Comunicação de informação a longas distâncias Perspectiva Histórica
• 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.
Comunicação de informação a longas distâncias Perspectiva Histórica
• 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.
Comunicação de informação a longas distâncias Perspectiva Histórica
• 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…
Comunicação de informação a longas distâncias Perspectiva Histórica
A experiência de Hertz
Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm
Comunicação de informação a longas distâncias Perspectiva Histórica
• 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.
As descobertas e o “bem estar” da Humanidade
Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm
Geração de ondas electromagnéticas hertezianas
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.
Comunicação de informação a longas distânciasPara 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.
Constituintes de um sistema de comunicação
Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm
Modos de comunicação usando ondas electromagnéticas
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
Comunicação por satélite, «radiodifusão» e cabo
Bibliografia: Figueiredo, J. (2006) “Descobertas do electromagnetismo e a comunicação” In http://w3.ualg.pt/~jlongras/ensino.htm
Bandas electromagnéticas mais usadas na comunicação
• 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
As comunicações modernas...• 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.
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).
Como se efectua uma comunicação?Há dois processos de codificar informação a fim de as armazenar ou transmitir:
Sinal analógico
Sinal digital
Sinais analógicos e Sinais digitaisDurante 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 modulação• 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.
ModulaçãoModulação 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.
Para quê e porque é necessária a modulação?
• 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.
Vantagens da transmissão por modulação FM em relação à transmissão por modulação AM:
• 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.
A viagem do sinalComunicação por radiodifusão
http://www.nrao.edu/whatisra/radio-anim.shtml
Viagem do sinal
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.- A onda modulada é transmitida através de antenas.
Resumo – viagem do sinal
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.
Resumo – viagem do sinal
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.