Comunicação da informação
a longas distâncias
População mundial versus sistema de
comunicação
Comunicação, informação
e mensagem
Comunicação -
é o ato de enviar informação,
mensagens, sinais de um local para outro;
comunicar.
Informação -
é um conjunto de dados recebidos
pelo homem, por intermédio dos seus sentidos, ou
por uma máquina; conjunto de dados que podem
ser transmitidos por um sinal ou uma
combinação de sinais;
Mensagem -
é a sequência ordenada de símbolos
no âmbito de um processo de comunicação;
Formas de comunicação
•Comunicação áudio:
conversação, tambores,
telefone…
•Comunicação visual:
gestos, escrita, fotografia,
televisão, padrões de luz…
•Comunicação de dados:
telegrafia, telecomandos,
redes de computadores…
Quanto à distância que separa o
transmissor do recetor pode
classificar-se a comunicação em:
•Comunicação a
curta
distância.
•Comunicação a
longa
distância ou
telecomunicação.
Limitações para a comunicação por
ondas sonoras:
I.
Elevada absorção no ar
II. Carece de um meio material para se
propagarem.
Qual a alternativa?
Comunicação com ondas eletromagnéticas – ondas
rádio
Em meados do século XIX já estavam bem
estudadas as interações entre cargas elétricas e
entre correntes.
Faraday tinha mostrado que os campos magnéticos
variáveis podem originar campos elétricos.
James Clerk Maxwell, baseado na ideia de que há
simetria nas leis da Natureza, sugeriu a hipótese
inversa: campos elétricos variáveis originam
campos magnéticos.
Maxwell, em 1864, reuniu todo o conhecimento sobre
fenómenos elétricos e magnéticos num conjunto de
quatro equações -
equações de Maxwell
Em 1887, Heinrich Hertz verificou que sempre que a bobina era percorrida por corrente elétrica produziam-se descargas entre as esferas. Verificou também que ocorriam outras descargas num anel
metálico, colocado a uma certa distância das esferas.
Hertz tinha descoberto a forma de produzir artificialmente ondas rádio.
Mais tarde, Guglielmo Marconi descobriu uma forma de enviar ondas sonoras
através das ondas rádio.
Em 1901, Marconi conseguiu fazer a primeira transmissão transatlântica.
Utilização das ondas eletromagnéticas
i. Televisão
ii. Rádio
iii. Telefone
iv. Internet sem fios
v. Comandos de televisão
vi. Comandos de garagem
vii. Carros telecomandados
As descobertas de Hertz e Marconi revolucionaram
a vida da humanidade!
A rádio, a televisão e a Internet, são meios
muito úteis de comunicação a longas
distâncias mas não foram imaginados por
Maxwell, Hertz, Marconi e outros, mas
resultaram do trabalho destes cientistas.
No início, a comunicação por ondas
eletromagnéticas processava-se em código
Morse que já se usava no telégrafo por fios.
Como se processa a Transmissão de Informação:
I. É necessário converter os sinais de som ou de imagem em
sinais elétricos.
Durante a transmissão há:
I. Perdas energéticas, que se traduzem na atenuação do sinal, à medida que a distância é percorrida. É necessário haver amplificação do sinal no
decorrer da transmissão e no recetor.
II. Distorções quando o sinal é alterado por respostas imperfeitas do sistema de transmissão.
III. Interferências quando há sobreposição de sinais estranhos emitidos por outras fontes no mesmo domínio de frequências.
IV. Ruído quando surgem sinais ocasionais e imprevisíveis, produzidos interna ou externamente ao sistema, deformando a mensagem original.
Como resolver estes problemas?
Conversão dos sinais analógicos em sinais digitais
Tipos de sinais elétricos:
Analógicos
ou contínuos
–Variam no tempo de uma forma
contínua.
Digitais ou discretos
–Não varia no tempo de forma contínua.
Só pode ter dois tipos de valores: Zeros e Uns.
Porque se convertem sinais analógicos em sinais digitais?
Porque os sinais são fielmente transmitidos, sem ruídos e sem
distorções.
As informações transportadas em sinais
elétricos podem ser processadas imediatamente
ou podem ser armazenadas.
Há dois processos de codificar informações:
O processo tradicional é chamado analógico.
O processo moderno é chamado digital.
Características de um sistema de
comunicação
Parâmetros que caracterizam o desempenho:
I. volume de informação (quantidade de informação) II. rapidez (velocidade a que mensagem se propaga) III. alcance (distância entre emissor e recetor)
Atualmente, os parâmetros mais relevantes
são:
I. taxa de transmissão (bits/s)
II. confiança e segurança, custo por unidade de informação (bit) e adequação
A taxa de transmissão máxima determina as características físicas dos equipamentos e as técnicas usadas na transmissão e na receção da informação.
Vantagens da informação digital
sobre a analógica:
Os sinais digitais são menos sensíveis a ruídos (sinais que não correspondem à informação e que se devem a deficiente
funcionamento dos aparelhos ou interferências, isto é, sobreposição de sinais).
Na transmissão de um sinal digital conserva-se a forma exata do sinal ao contrário da transmissão de um sinal analógico.
Em ambos os casos há atenuação do sinal (perda em amplitude), mas os amplificadores resolvem esse problema.
Na amplificação do sinal digital o ruído não é amplificado. Os sinais digitais são mais facilmente encriptados (isto é, codificados), o que é essencial quando se enviam dados confidenciais pela Internet.
Há duas formas de carregar a informação na onda
eletromagnética portadora:
Por modulação em amplitude
Por modelação em frequência
Modulação - é a alteração das características da onda
portadora (onda eletromagnética de alta frequência) por
adição de uma onda de baixa frequência que contém a
informação a transmitir. À onda obtida chama-se onda
modulada.
Modulação em amplitude AM:
O sinal da onda portadora e o sinal com a informação combinam-se dando origem a um sinal modulado que é encaminhado para uma antena.
A informação não está contida na onda mas sim nas variações da sua amplitude.
Transmissão da Informação: Para se poder enviar a grandes distâncias sons ou imagens é necessário haver uma onda portadora de elevada frequência. A onda portadora é a onda que transporta a informação.
Modulação em frequência - FM:
A modulação em frequência consiste em fazer variar a frequência da onda portadora de acordo com as características do sinal a enviar.
A informação não está contida na onda mas sim nas variações da sua frequência. A modulação em FM é utilizada nas emissões de rádio, televisão e telefones móveis. A qualidade do sinal FM é muito melhor que o AM.
Exercício de aplicação
Pretende-se carregar a informação contida nas ondas B e C, na onda portadora A
a) Que diferença há entre as ondas B e C?
b) Identifique as ondas moduladas em AM e em FM.
Vantagens e desvantagens dos dois
processos de modelação
No transmissor
O microfone converte o sinal sonoro num sinal elétrico. Este sinal é amplificado no amplificador.
O oscilador RF produz uma corrente alternada de elevada frequência necessária para produzir ondas rádio (ondas portadoras).
Uma onda portadora não modulada não transmite informação – é necessária uma modulação. Pode ser modelada em amplitude ou modulada em frequência.
A onda portadora modulada é amplificada e transmitida através de antenas transmissoras.
No recetor
A antena do recetor deteta as ondas rádio moduladas e as suas frequências. Esta onda é desmodulada – isto é, o sinal elétrico e a onda rádio são separados.
O altifalante transforma os sinais elétricos em vibrações sonoras, que são amplificadas.
Características das ondas de radio AM e FM
Modulação em amplitude (AM)
O sinal é modulado em amplitude; Têm grande alcance;
Frequências mais baixas que a modulação em FM logo maior comprimento de onda;
Difratam-se contornando facilmente os obstáculos;
Refletem-se na atmosfera, na ionosfera e na superfície terrestre sucessivas vezes, logo chegam às antenas recetoras mesmo que estas não estejam em linha;
São pouco absorvidas no ar.
Modulação em frequência (FM)
Usa frequências maiores que a modulação em AM;Não é refletida pela ionosfera atravessando-a em direção ao espaço;
Só pode ser captada a curta distância do emissor, por isso são colocadas em locais altos e usa vários retransmissores;
O sinal tem maior qualidade porque a informação está contida nas variações de frequência.
As antenas são elementos essenciais na
emissão e receção das ondas eletromagnéticas
Só é viável
produzir
ondas
eletromagnéticas
para as
comunicações se
as frequências de
oscilação nas
antenas for
elevada.
As ondas de rádio têm as frequências mais baixas do espectro e os maiores comprimentos de onda;
Sofrem reflexão;
BANDAS DE RADIOFREQUÊNCIA
Ao penetrar na matéria pode ionizar átomos e moléculas Não apresentam grandes
riscos para a saúde.
A comunicação por ondas eletromagnéticas faz-se sobretudo na banda das ondas de rádio e
Na região centro de Portugal, a RTP1 capta-se na banda
de VHF, mas os outros canais de televisão (RTP2, SIC e
TVI) são emitidas em UHF.
A rádio utiliza as bandas compreendidas entre a LF e a
VHF.
As emissões de rádio que utilizam modulação de
amplitude (AM) classificam-se em:
ondas longas
(frequências de 150 a 285 kHz), que
podem atingir 500 km;
ondas médias
(frequências de 535 a 1065 kHz), usadas
sobretudo em emissões regionais e nacionais, que têm
alcances inferiores às ondas longas;
ondas curtas
(frequências de 2500 Hz a 25000 Hz),
usadas em emissões internacionais pois podem atingir
distâncias de 1000 a 20000 km.
As rádios que utilizam modulação de frequência (FM) ocupam a
faixa do espectro de 87 a 108 MHz.
Os sinais de televisão ocupam faixas compreendidas entre 50 MHz e 800 MHz.
Os rádios móveis ocupam várias faixas tais como de 148 MHz a 173 MHz, de 450 a 470 MHz, de 800 MHz a 820 MHz e de 900 a 920 MHz, etc.
Os telemóveis usam frequências de 900 MHz e 1800 MHz. As ondas eletromagnéticas usadas por estes aparelhos têm um alcance relativamente curto (dezenas de quilómetros), o que exige a instalação de muitas antenas terrestres para cobrir o território de um país. Estas antenas emitem em todas as direções.
As estações de televisão efetuam, por vezes, transmissões em direto a partir de sítios que não estão em linha de vista com as suas antenas terrestres fixas, sem, contudo, recorrerem a
satélites.
Neste caso, os técnicos instalam um sistema de antenas
portáteis que ficam em linha umas com as outras, o que permite a transmissão e retransmissão de sinais.
