Técnico em eletrônica Segundo módulo
2018/1
Canal e ruído
Filipe Andrade La-Gatta filipe.lagatta@ifsudestemg.edu.br
IF Sudeste MG/JF
Canal de comunicação Conceitos de canal
Conceitos de canal
Segundo alguns autores: Tudo aquilo sobre o que não se tem controle na transmissão de informação.
O conceito mais usado é o de um meio físico, formado por determinada porção de matéria por onde transitam os sinais de informação, sejam elétricos ou
eletromagnéticos.
Pode possuir até três significados generalistas:
1 Matéria física por onde trafegam os dados: pode ser fios metálicos, ar, ou
substância cristalina.
2 Caminho físico que o sinal percorre do transmissor ao receptor: trajetória que
o sinal percorre, com reflexões, refrações e desvios.
3 Segmento do espectro de frequência: largura de banda (bandwidth - BW)
pela qual o sinal será transmitido - baseado no conceito da série
trigonométrica de Fourier, onde os sinais podem ser decompostos, e que cada componente não interfere na outra.
Canal de comunicação Características e tipos de canais
Características e tipos de canais
Canal Fio:
Pelo menos um par de filamentos condutores elétricos.
Exemplos: telefonia fixa, ethernet, coaxial, blindado, par trançado, etc. Pode ser instalado em modo aéreo (lançado em postes), embutido (paredes e lajes), enterrado, subterrâneo (túneis e galerias) ou submerso.
Têm característica de guiar o sinal, permitir moderada/alta segurança, e tráfego em velocidade considerada média/alta.
Tem desvantagens de alto custo de implantação, principalmente na “última milha”.
Canal de comunicação Características e tipos de canais
Canal rádio:
Pode ser entendido como uma largura do espectro de frequência por onde o sinal trafega por ondas eletromagnéticas irradiadas no ar.
A onda carrega a informação e pode ser direcionada ou não ao receptor. A antena do receptor capta todos os tipos de onda eletromagnética existentes, mas uma parte do circuito do receptor é responsável por selecionar somente a largura de frequência de interesse e repassá-la ao restante do dispositivo.
É o mais fácil de ser ocupado, e de mais barata implantação, porém é o de piores características para a transmissão de dados (alto nível de ruído e atenuação). Desvantagem de baixo nível de segurança, uma vez que qualquer pessoa pode ter acesso ao sinal, e baixa capacidade de tráfego (se comparada com canal fio). As ondas de maior frequência que trafegam no canal rádio têm maior capacidade de permear (penetrar) materiais, enquanto as ondas de menor frequência têm maior capacidade de contornar objetos.
Exemplos de sistema com canal rádio: rádio em HF, tropodifusão, satélite, broadcasting, entre outros.
Canal de comunicação Características e tipos de canais
Canal fibra ótica:
Filamento de material cristalino, condicionado por invólucro opaco, que permite a passagem de pulsos luminosos.
É imune a interferência de campos eletromagnéticos, mas não é livre de atenuação e ruídos.
Permite elevadas taxas de transmissão e alta segurança, uma vez que o sinal é difícil de ser decodificado.
Desvantagem é alto custo de implantação, tanto da fibra quanto dos transmissores receptores.
Demanda técnica muito precisa para fabricação e manutenção/operação/solda, levando a alto custo do material.
Em função do alto custo, demanda mão de obra especializada, mesmo para atividades rotineiras simples, como emendas e passagens por dutos. Existem duas denominações: monomodo e multimodo.
Canal de comunicação Propriedades dos canais
Propriedades dos canais
Todos canal de comunicação tem três propriedades básicas, seja ele de que tipo for, alterando-se somente a intensidade que cada canal apresenta de cada propriedade.
Atenuação ou desvanecimento:
É a perda de potência que o sinal sofrerá ao percorrer determinada porção do canal.
Não está ligada somente a distância, mas pode ser diferente em cada frequência também.
Quanto maior a atenuação, menor a potência do sinal no receptor, e portanto menor será o alcance do sinal.
Para lidar com esta propriedade, pode-se utilizar repetidores ao longo do canal, também conhecidos como amplificadores de linha.
A atenuação nos três tipos de canal na escala crescente (menor atenuação, para maior atenuação) é a seguinte:
Fibra ótica → Canal fio → Canal rádio
Canal de comunicação Propriedades dos canais
Limitação de BW:
Como a atenuação de um canal não está relacionada somente à distância, mas também à frequência em que o sinal é transmitido, diz-se que alguns canais são “seletivos em frequência”.
Um canal seletivo em frequência é aquele que em determinadas faixas de frequência tem maior atenuação do que outras faixas.
De modo geral, todo canal tem baixa atenuação em baixas frequências, mas alguns podem ter perfis de maior atenuação em frequências intermediárias. Posta esta propriedade do canal, que é particular de cada um, o projetista ou operador deve atentar se o sinal que deseja trafegar tem frequência fora da faixa de maior atenuação.
Canal de comunicação Propriedades dos canais
Retardo ou delay:
Em função da distância percorrida pelo sinal, e pelo fato de todos os sinais levaram um intervalo de tempo para percorrer determinada distância, todo canal apresenta um retardo entre o momento em que é feita a transmissão, e o momento em que se recebe o sinal.
Em muitos casos este retardo pode ser desconsiderado, como em transmissões de curto alcance, mas em transmissões de longo alcance, como satélites e fibras transoceânicas, este atraso deve ser considerado.
Há ainda que se considerar que em determinadas frequências o retardo pode ser maior do que em outras (atraso de grupo).
Ruído Principais distúrbios
Principais distúrbios
Ruído elétrico ou térmico:
Toda agitação de elétrons gera ondas eletromagnéticas.
O calor dos corpos é nada mais do que a agitação das moléculas, que são formadas por elétrons, prótons e nêutrons.
Quando da existência de um sinal elétrico, a diferença de potencial elétrico induz a uma movimentação das cargas negativas, elétrons. Estes se movimentando dão origem ao conceitos de corrente e tem a sua origem no movimento de cargas. Ora, se há movimento de elétrons pela existência de potencial, há também aquecimento, e há então geração de onda eletromagnética.
Estas ondas se propagando, causam um ruído de fundo em todo e qualquer sinal que seja gerado ou trafegue por meio de dispositivos eletrônicos.
É caracterizado, em sistemas sonoros como o ruído de fundo, ou chiado.
Ruído Principais distúrbios
Distorção do sinal:
É todo ruído que causa uma deformação na geometria do sinal.
Diferentes atenuações em diferentes faixas de frequência do mesmo sinal levam a diferentes modificações na forma de onda do sinal.
Pode ser causado por diversas situações diferentes, como no caso de perfis de atenuação muito variados na frequência, ou componentes dos dispositivos transmissores/receptores que não se comportam de forma linear em toda a frequência de trabalho.
Por ser altamente ligado à faixa de frequência do sinal, é mais um motivo para se atentar ao canal que pretende-se utilizar para determinada aplicação, com as frequências devidamente consideradas.
Ruído Principais distúrbios
Sinais espúrios ou interferentes
Pode ser considerado como sinal espúrio ou interferente todo aquele sinal sobre o qual não já controle, previsibilidade e preditividade.
São sinais que não possuem uma estatística de quando ocorrerão, e nem qual será sua magnitude ou influência no sistema de comunicação.
Pode vir de fontes conhecidas, como um sistema de rádio interferindo em outro, ou o sistema de rádio do aparelho celular interferindo em sistemas de som e imagem. Pode vir de fontes desconhecidas, como intempéries climáticas, descargas
atmosféricas, ventos solares, falha de componentes, entre outras.
São sinais que quando ocorrem, na maioria das vezes, demandam retransmissão de informação.
Ruído Exercícios
Exercícios
9 Explique a diferença entre canal rádio e circuito rádio. 10 Quais os três tipos de rídos comuns a todos os canais? 11 Explique o ruído térmico.
12 “Todos os canais estão sujeitos à interferência eletromagnética”. Esta
afirmação está correta? Justifique.
Ruído Exercícios
Obrigado.
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