Técnico em eletrônica Segundo módulo
2018/1
Histórico sobre telecomunicações
Conceitos básicos
Filipe Andrade La-Gatta [email protected]
Histórico Datas
Histórico
Breve histórico e datas importantes:
1830: Descoberta e desenvolvimento da eletricidade por Michael Faraday. 1837: Surge a primeira aplicação de telecomunicação, o Telégrafo elétrico. Criado por Samuel Morse, permite a ligação entre dois pontos por um par de fios.
1875: Alexander Graham Bell/Elisha Gray/Antonio Meucci produziram o primeiro sistema elétrico de voz inteligível através de fios.
1893: Padre Roberto Landell de Moura projetou um transmissor e fez a primeira comunicação de voz através de ondas eletromagnéticas em plena Av. Paulista, no centro de São Paulo, a uma distância de 8 km, até o alto de Santana.
1894: Sir Oliver Lodge apresentou à sociedade real britânica
transmissor/receptor como homenagem póstuma a Heinrich Rudolph Hertz (1857-1894).
1897: Marchese Guglielmo Marconi mostrou experimentos bem sucedidos com telégrafo sem fio em distâncias de 12 milhas. É considerado inventor do rádio, e em 1909 recebeu o Nobel de Física.
1898: Aleksander Stepanovich Popov inventou um sistema de comunicação sem fio para navios russos. Na Rússia, é considerado o inventor do rádio.
Histórico No Brasil
No Brasil o Marechal Cândido Mariano da Silva Rondon é considerado o patrono das comunicações.
No Brasil o dia das comunicações é comemorado no dia 5 de maio, dia de nascimento de Marechal Rondon.
Conceitos básicos Sinal senoidal/cossenoidal
Sinal senoidal/cossenoidal
O sinal de seno e cosseno são largamente utilizados nas telecomunicações, e por isso cabe uma revisão sobre suas propriedades.
Todo sinal seja seno ou cosseno tem uma forma determinada, que pode ser obtida a partir de uma lei de formação, e com os parâmetros amplitude, fase e
frequência.
e(t) = Emaxsen(ω + φ) (1)
em que ω = 2πf , e f = 1/T , T é o período da senóide. Com base nestes parâmetros pode-se reproduzir qualquer sinal senoidal/cossenoidal.
Conceitos básicos Sinal senoidal/cossenoidal
Para todo seno/cosseno, pode-se caracterizá-lo por medidas além dos parâmetros discutidos acima. Quais sejam:
Tensão de pico (Ep). Tensão pico-a-pico (Epp). Tensão média (Em). Tensão RMS ou eficaz (Erms). Sendo que: Emax = Ep=√2 × Erms= 1, 414 × Erms Erms= Eef =√22× Ep= 0, 707 × Ep Epp = 2 × Ep
Conceitos básicos Série de Fourier
Série de Fourier
Sinais periódicos complexos podem ser decompostos sobre a forma de soma de senóides e cossenóides de diferentes amplitudes, frequências e fases.
Esta decomposição é chamada de Série trigonométrica de Fourier.
A decomposição é importante para que se tenha conhecimento de como o sinal original foi composto.
A série de Fourier é formada em cima de senos e cossenos pois estes são considerados sinais “puros”.
Isto se deve a um seno/cosseno ser definido tendo somente uma frequência, enquanto os sinais complexos obtidos através da soma de vários senos/cossenos e obrigatoriamente tem várias frequências.
Expressão matemática da série de Fourier:
f(t) = a0 2 ∞ X n=1 (ancos(n × ω0× t) + bnsen(n × ω0× t)) (2)
Conceitos básicos Série de Fourier 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 −1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5
Soma de senos e cossenos
π 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 2000 4000 6000 Espectro de frequências ω 0 −5 0 5 0 0 2000 4000 6000 8000
Conceitos básicos Série de Fourier Utilidade do espectro de frequências:
Permite entender o conceito de vários sinais de telecomunicação trafegando ao mesmo tempo no mesmo meio de comunicação.
Ao entender, permite usar um mesmo meio de comunicação para transmitir vários sinais simultâneos.
Ao permitir usar vários sinais ao mesmo tempo, no mesmo meio, permite enviar sinais de várias fontes ao mesmo tempo, ou enviar sinal de uma fonte só, com taxas muito mais elevadas.
Conceito aplicado em variados sistemas: Sinais de várias fontes:
◮ Rádio FM ◮ Rádio AM
◮ Televisão Analógica ◮ Recepção via satélite
Sinais de uma fonte só, com alta taxa:
◮ ADSL (Velox) ◮ Fibra ótica
◮ Telefonia celular (3G, 4G) ◮ Televisão digital
Conceitos básicos Sinais elétricos
Sinais elétricos
Passa-se agora a uma breve introdução sobre sinais elétricos aplicados às Telecomunicações.
Sinal elétrico: variações de tensão/corrente ao longo do tempo, podendo ser analógica (níveis contínuos) ou digital (níveis discretos)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 −5 0 5 Sinal analógico t 0 5 Sinal digital
Conceitos básicos Sinais elétricos
Fonte de informação: podem ser de dados, imagens, sons, medidas,
praticamente qualquer coisa, que será transformada em sinal elétrico através de um transdutor.
Dados da informação digital: sequências de bits gerados e manipulados pela eletrônica digital.
bits: Binary digit.
Todo sinal analógico pode ser transformado em digital (conversão A/D), e vice-versa (conversão D/A), desde que atenda-se certas premissas nesses processos.
Conceitos básicos Sinais elétricos
Todo sinal elétrico pode receber diferentes denominações:
Finito: ocorre somente durante determinado período de tempo (descarga elétrica - raio).
Periódico: repete-se a determinados intervalos de tempo (período do sinal) (rede elétrica, 60 Hz).
Aperíodico: quando o sinal não repete-se em intervalo nenhum (mal contato). Aleatório: sinal de comportamento imprevisível, com variações de fase, amplitude e frequência (ruídos em sistemas de comunicação).
Pseudoaleatório: sinal aparentemente aleatório, mas previsível de certa forma (chaves de criptografia de sistemas).
Determinístico: sinal previsível e determinável por uma expressão matemática (seno, cosseno, rampa, entre outras).
Conceitos básicos Fundamentos dos sistemas de telecomunicações
Fundamentos dos sistemas de telecomunicações
Sistema de comunicação: conjunto de equipamentos e materiais necessários para estabelecer um enlace de comunicação (link) entre dois pontos geográficos distintos.
Para facilitar o estudo de um sistema de comunicação é muito comum a segmentação em blocos.
Fonte Transdutor Transmissor
Canal
Receptor Transdutor
Destinatário
Figura:Sistema analógico básico, com um alto nível de abstração.
Conceitos básicos Fundamentos dos sistemas de telecomunicações
Fonte: Geradora da informação, por definição informação é algo desconhecido, inteligível e útil ao destinatário.
Transdutor: Dispositivo que transforma energia de uma natureza qualquer em uma energia elétrica, neste caso.
Transmissor: Dispositivo capaz de processar o sinal do transdutor e entregar potência suficiente ao sinal processado para atravessar todo o canal de comunicação.
Canal: Meio físico entre transmissor e receptor por onde trafegam as informações. Pode ser por cabo metálico, pelo ar ou fibra ótica.
Receptor: Dispositivo responsável por fazer o processamento reverso no sinal, a fim de extrair a informação que foi originalmente entregue ao transmissor. Transdutor: Dispositivo responsável por transformar o sinal de energia elétrica em um sinal de outra natureza.
Conceitos básicos Exercícios
Exercícios
1 Quais os três sistemas de rádio comunicação mais comuns que usam a
propagação de ondas eletromagnéticas? Explique cada uma delas.
2 Quais blocos básicos podem ser encontrados em um transmissor de dados? 3 Como se constitui um sistema básico de comunicação? Quais os principais
componentes?
4 Quais os parâmetros mínimos para determinação de um sinal senoidal? 5 Explique sucintamente a série trigonométrica de Fourier.
6 Cite e explique dois exemplos onde pode-se aplicar a teoria da série
trigonométrica de Fourier.
7 Quais as denominações de um sinal elétrico? Explique brevemente cada uma
delas.
8 Como a série trigonométrica de Fourier pode favorecer a transmissão de mais
de um informação ao mesmo tempo?
Conceitos básicos Exercícios
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