Unidade 1 - Elementos e características dos Sistemas de Telecomunicações

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Universidade Estácio de Sá
Disciplina: Sistemas de Comunicações I – CCE1699
Unidade 1 - Elementos e características dos Sistemas de
Telecomunicações
Prof. Ricardo Toscano 1
Unidade 1 - Elementos e características dos Sistemas de Telecomunicações
1.1 – Introdução.
Telecomunicação significa comunicação à distância. Portanto, qualquer sistema em
que se estabeleça um processo de comunicação entre um transmissor e um ou mais
receptores pode ser denominado de sistema de Telecomunicações.
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Os sistemas de Telecomunicações estão presentes em várias ações do nosso dia a
dia. Por exemplo, quando mantemos uma conversa telefônica, quando assistimos a
um filme na televisão, quando ouvimos uma música no rádio, quando enviamos um e-
mail para alguém ou quando tiramos um extrato em um terminal de automação
bancária estamos usando um sistema de Telecomunicações.
No mundo atual, com o conceito de globalização
totalmente disseminado, a comunicação global, sem
dúvida alguma, é um dos maiores anseios da população,
tanto no cenário social como no cenário empresarial.
Sendo assim, o mundo ficou ao alcance de um clique no computador e as limitações
de distância deixaram de existir para uma série de coisas.
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Cada vez mais, um número maior de serviços e sistemas é oferecido por parte das
Operadoras de serviços de Telecomunicações, possibilitando assim, o acesso às
informações, conteúdos e afins, através de diversos tipos de tecnologias como, por
exemplo, a Telefonia Celular e os Serviços de Banda Larga. É fato que as
Operadoras buscam sempre oferecer maiores velocidades de transmissão, para
atender as demandas dos seus Clientes e garantir a satisfação dos mesmos.
Basicamente, Telecomunicações envolvem transmissão de informação de um ponto
ao outro por meio de uma sucessão de processos, tais como:
a) A geração da mensagem: voz, música, imagem, vídeo, dados de computador;
b) A descrição da mensagem, com boa precisão, por um conjunto de símbolos, por
exemplo, elétricos;
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c) A codificação desses símbolos em uma forma adequada ao meio de transmissão
de interesse;
d) A transmissão dos símbolos codificados para o destino desejado;
e) A decodificação e reprodução dos símbolos originais;
f) A recriação da mensagem original, com um grau de degradação na qualidade,
devido às imperfeições do sistema, limitado a um valor definido.
As Telecomunicações podem envolver usuários humanos ou podem ser feitas
diretamente entre computadores ou outras máquinas. Assim, uma conversa
telefônica é um exemplo de Telecomunicações, mas também a transmissão de
informações de sensores meteorológicos para um computador é um exemplo de
sistema de Telecomunicações, pois envolve troca de informações.
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Qualquer que seja o sistema de Telecomunicações, ele envolve basicamente três
elementos fundamentais, sendo eles: o Transmissor, o Canal de Comunicação e o
Receptor.
Utilizando como exemplo, para fins didáticos, o estabelecimento de uma chamada de
telefonia fixa entre dois assinantes (A e B).
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• A fonte de informação, geradora da mensagem, é a pessoa que fala ao telefone A.
(neste caso, tem-se o transdutor que, por definição, é todo dispositivo que
transforma uma forma de energia em outra. Na transmissão de voz, o transdutor é
o microfone, que converte as vibrações mecânicas da voz em sinais elétricos, na
forma analógica);
• O transmissor é a parte do circuito interno do telefone encarregada de fornecer a
potência, de forma generalizada, necessária ao sinal elétrico para percorrer o
canal de comunicações e chegar ao receptor;
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• O canal de comunicações é o meio físico entre o transmissor e o receptor, por onde
transitam os sinais da informação. Nesse caso, de forma generalizada, o canal de
comunicações é uma linha telefônica, um par de fios condutores de eletricidade;
• O receptor é a parte do circuito interno do telefone que recebe os sinais elétricos da
voz e os direciona ao transdutor da recepção, que nesse caso, é a capsula receptora,
do combinado telefônico, que converte os sinais elétricos em vibrações mecânicas,
reproduzindo o som;
• O destino é a quem a mensagem se destina. No exemplo, é a pessoa situada em B.
Como já citado anteriormente, o canal de comunicação é sujeito a diversos tipos de
imperfeições, tais como: atenuação, distorção e adição de ruídos. Logo, o sinal na
entrada do receptor sempre difere do sinal transmitido e a mensagem do receptor é
uma versão estimada da mensagem original.
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Em um sistema mais complexo, as fontes de
informação e os destinos da informação estão
interligados por meio de uma rede de
Telecomunicações. Uma rede de
Telecomunicações consiste de vários nós
inteligentes interconectados segundo alguma
topologia física. A cada nó podem estar
conectados uma ou mais fontes de informação.
O objetivo principal destes nós, embora haja
muitos outros, é encaminhar a mensagem da
origem para o destino. A figura ao lado ilustra a
ideia de uma rede de Telecomunicações.
Vale ressaltar que nas redes de Telecomunicações, na maioria dos casos, a
comunicação entre a fonte e o nó da rede, entre os nós da rede, e entre o nó da rede
e o destino da informação, envolve os três elementos básicos já citados
anteriormente.
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1.2 – Tipos de sinais.
Um sinal de informação analógico como, por exemplo, um sinal de voz, se
caracteriza por uma variação continua de sua intensidade (ou amplitude) no decorrer
do tempo, assumindo um número infinito de valores entre os dois extremos (faixa de
variação denominada de faixa dinâmica do sinal).
A figura abaixo ilustra um sinal analógico.
Outro exemplo de sinal
analógico: a corrente elétrica
presente na alimentação dos
dispositivos eletroeletrônicos
de nossa casa (geladeira,
aparelho de TV e outros).
A transmissão digital deste tipo de sinal requer um processo de conversão que gere
um sinal digital representativo da informação analógica da fonte, permitindo a
recuperação desta informação no receptor.
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Um sinal digital é representado por pulsos discretos no tempo.
Na figura acima, existem bits 1 (com amplitude de 5 V) e bits 0 (com amplitude de 0 V).
Portanto, o sinal varia de forma discreta entre esses dois valores de tensão.
Como exemplo de sinal digital podemos citar os sinais gerados por um computador.
1.3 – O conceito de Ondas.
Em nossa vida diária, estamos continuamente em contato com diversos tipos de
ondas. Algumas destas ondas são velhas conhecidas como é o caso do som, uma
onda mecânica, o qual sem ele não existiria a comunicação verbal através da
audição. Outro exemplo é a luz, uma onda eletromagnética, presente quando
enxergamos os objetos a nossa volta, quando ligamos a TV, quando estamos
falando no telefone celular, quando estouramos pipocas no forno de microondas e
mais uma grande gama de aplicações.
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Portanto, o conceito de “ondas” é muito presente no nosso cotidiano.
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• Frequência: é o número de oscilações completas (ciclos) produzidos pela onda
na unidade de tempo. No SI, a frequência é medida em hertz (Hz). Exemplo:
portadora de uma determinada Rádio FM é 99,9 MHz, caracterizando a sua
frequência. 12
1.3.1 – Características das ondas:
t (s)10,25
v (V)
 Amplitude
Valor de pico positivo = 10 V
Valor de pico negativo = - 10 V 
10 
-10 
Primeira oscilação completa Segunda oscilação completa
Frequência de 4 hertz 
 Quatro oscilações 
completas em 1 segundo 
Período de 0,25 segundo
Tempo gasto para completar 1 ciclo
T = 1/ 4 = 0,25 segundo 
Comprimento de onda (λ) 
Distância entre dois picos 
máximos consecutivos da onda 
λ=c/f = 3x108/ 4 = 0,75x108 m
Terceira oscilação completa Quarta oscilação completa
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t (s)10,25
v (V)
 Amplitude
Valor de pico positivo = 10 V
Valor de pico negativo = - 10V 
10 
-10 
Primeira oscilação completa Segunda oscilação completa
Frequência de 4 hertz 
 Quatro oscilações 
completas em 1 segundo 
Período de 0,25 segundo
Tempo gasto para completar 1 ciclo
T = 1/ 4 = 0,25 segundo 
Comprimento de onda (λ) 
Distância entre dois picos 
máximos consecutivos da onda 
λ=c/f = 3x108/ 4 = 0,75x108 m
Terceira oscilação completa Quarta oscilação completa
• Período (T): Tempo gasto para a onda completar 1 ciclo. Sua unidade é o
segundo (s). O período se relaciona com a frequência através da seguinte
equação.
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t (s)10,25
v (V)
 Amplitude
Valor de pico positivo = 10 V
Valor de pico negativo = - 10 V 
10 
-10 
Primeira oscilação completa Segunda oscilação completa
Frequência de 4 hertz 
 Quatro oscilações 
completas em 1 segundo 
Período de 0,25 segundo
Tempo gasto para completar 1 ciclo
T = 1/ 4 = 0,25 segundo 
Comprimento de onda (λ) 
Distância entre dois picos 
máximos consecutivos da onda 
λ=c/f = 3x108/ 4 = 0,75x108 m
Terceira oscilação completa Quarta oscilação completa
• Comprimento de onda (λ – Lâmbda): Distância entre dois picos máximos
consecutivos da onda. Sua unidade é o metro (m). O comprimento pode ser
obtido pela relação entre a velocidade de propagação da luz no vácuo c (igual a 3
x 108 m/s) e a frequência da onda em questão.
• Amplitude: caracteriza-se pelo valor da origem até a crista da onda. Quanto maior
for a amplitude, maior será a quantidade de energia presente. Sua unidade pode
ser, por exemplo, tensão v (dada em volts, V) e corrente elétrica i (dada em
ampères, A). Pode ser denominado como valor de pico (Vp), negativo e positivo.
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t (s)10,25
v (V)
 Amplitude
Valor de pico positivo = 10 V
Valor de pico negativo = - 10 V 
10 
-10 
Primeira oscilação completa Segunda oscilação completa
Frequência de 4 hertz 
 Quatro oscilações 
completas em 1 segundo 
Período de 0,25 segundo
Tempo gasto para completar 1 ciclo
T = 1/ 4 = 0,25 segundo 
Comprimento de onda (λ) 
Distância entre dois picos 
máximos consecutivos da onda 
λ=c/f = 3x108/ 4 = 0,75x108 m
Terceira oscilação completa Quarta oscilação completa
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• Velocidade (v): caracteriza-se pelo velocidade no qual a onda se propaga num
determinado meio. Sua unidade é o metros/segundo (m/s). Como já informado
anteriormente, no vácuo, a velocidade de propagação é igual a 3 x 108 m/s, sendo
representada pela letra c.
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• Fase (φ): caracteriza-se pela medida, em tempo ou em ângulo, obtida em relação a
uma referência fixa ou comparativa entre sinais. Um sinal pode estar em fase com
outro, atrasado ou avançado em relação a esse outro sinal.
v (V)
t (s)
Sinal alternado a 
Sinal alternado b 
Sinais a e b em fase
v (V)
t (s)
Sinal alternado a 
Sinal alternado b 
Sinais a e b não estão em fase
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• Formas de Onda: Caracteriza-se como a representação gráfica da forma com que
uma onda evolui ao longo do tempo.
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1.3.2 - Classificação:
• Quanto a natureza:
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Onda Mecânica: Sua principal característica é que ela só se propaga em meios
elásticos, entre partículas interligadas. Esse fenômeno ocorre apenas em meios
materiais, pois a onda mecânica necessita de um meio material para se propagar.
Isso significa que ela nunca se propaga no vácuo. Como exemplo de ondas
mecânicas temos as ondas que se propagam em cordas ou molas esticadas, as
ondas que se propagam em superfícies de líquidos e sons.
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A produção do som está relacionada com as vibrações de materiais. O meio material
onde o som se propaga pode ser:
Para além da atmosfera, no espaço, o silêncio é absoluto, porque no vácuo (onde
não há matéria) o som não se propaga.
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 Onda Eletromagnética: São ondas que não precisam de um meio de propagação.
São constituídas por dois campos oscilantes, um de característica elétrica e outro
de característica magnética.
A velocidade de propagação da onda eletromagnética depende do meio material
em que ela se encontra.
Essa propagação pode ocorrer tanto no vácuo, na atmosfera e em outros meios
materiais. Como exemplos desse tipo de onda temos as ondas de raios X, as ondas
luminosas, as ondas emitidas pelos forno de micro-ondas, as ondas utilizadas em
sistemas de Telecomunicações.
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Raio X Luz do Sol
Forno de Microondas Torres de Telecomunicações
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• Quanto a propagação:
 Longitudinais: São aquelas em que a vibração ocorre na mesma direção do
movimento.
 Transversais: A oscilação se dá de forma ortogonal à direção de propagação
.
Exemplo: Onda numa mola
depois que algumas espiras
são comprimidas.
Exemplo: Ondas em corda.
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 Mistas: são aquelas em que as vibrações ocorrem em mais de uma direção, mas
sempre formando movimentos que acompanham a direção de propagação.
Exemplo: Onda no mar.
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1.4 – Conceitos de Comunicação, Sinal e Informação:
• Sinal: é a composição da portadora (que carrega a informação) mais a
informação que é transportada por ela;
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• Comunicação: é o ato da transmissão de informações da origem para o destino;
• Informação: é o que realmente importa na transmissão de um sinal, ou seja, é o
seu conteúdo. A informação pode ser voz, vídeo, imagem, dados, etc.
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1.5 – Conceito de Enlace e Rede:
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• Enlace: provê a comunicação entre, pelo menos, 2 pontos;
Os enlaces podem ser assim classificados:
 Enlaces ponto a ponto: refere-se ao enlace entre apenas
dois pontos, de um ponto ao outro.
 Enlaces ponto-multiponto: quando a
transmissão é feita de um ponto para a
recepção em diversos pontos. Por exemplo,
uma estação de Radiodifusão FM transmitindo
o sinal para diversos ouvintes.
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 Enlace multiponto-ponto: quando as transmissões
são feitas de vários pontos para recepção em um
único ponto. Por exemplo, emissões de diversas
estações terrenas para o satélite.
 Enlaces multiponto-multiponto: quando os assinantes de um ou mais sistemas
estabelecem entre si enlaces como, por exemplo, na videoconferência.
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• Rede: é o conjunto de enlaces ou links, interligando vários pontos.
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1.6 – Modos de Transmissão.
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1.7 – Fenômenos:
• Reflexão: a onda atinge a superfície de separação entre dois meios e volta ao meio de
incidência.
LEIS DA REFLEXÃO
 1ª lei da reflexão: O raio incidente, a
normal (N) e o raio refletido são
coplanares, ou seja, estão contidos no
mesmo plano.
 2ª lei da reflexão: No fenômeno da
reflexão, o ângulo de incidência (i) é igual
ao ângulo de reflexão (r’), ou seja, i = r’.
i = r’
Reflexão regular: Quando os raios de luz incidem sobre uma
superfície lisa, ou regular, e são refletidos na mesma direção, paralelos
uns aos outros.
Reflexão difusa: Ocorre quando os raios de luz incidem em uma
superfície irregular ou rugosa e são refletidos em direções distintas.
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• Refração: é o fenômeno ótico em que ocorre alteração da velocidade da luz em virtude
da mudança de meio de propagação. No vácuo, a velocidade da luz possui seu valor
máximo (3,0 x 108 m/s). Entretanto, ao penetrar em diferentes meios, a sua velocidade é
reduzida de acordo com as características do lugar onde as ondas luminosas propagam-
se.
O índice de refração (n) trata-se da relação entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a
velocidade da luz no meio no qual ela se propaga (v).
onde:
c = velocidade da luz na vácuo;
v = velocidade da luz para um comprimento de onda
específico num certo meio.
 o índice de refração é adimensional, ou seja, não possui unidade de medida. 30
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Meio Índice de Refração (n) Velocidade da Luz (km/s)
Vácuo 1,0 300.000
Ar 1,0003 300.000
Água 1,33 225.000
Vidro 1,5 200.000
Diamante 2,0 150.000
Silício 3,4 88.000
Arseneto de Gálio 3,6 83.000
Quanto maior for o índice de refração,menor será a velocidade de propagação da luz no
meio e vice-versa.
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* Leis da refração.
 1ª lei da refração: O raio incidente, a normal (N) e o raio refratado, estão contidos no
mesmo plano, ou seja, são coplanares.
 2ª lei da refração (Lei de Snell - Descartes): Quando um raio de luz monocromático
(raio incidente) atravessa a superfície S, que separa dois meios com índices de
refração (n1) e (n2) distintos, o ângulo de incidência (i) e o ângulo de refração (r),
medidos em relação à Normal N, satisfazem a seguinte relação:
 Lei de Snell – Descartes
A lei de Snell - Descartes possibilita uma
importante conclusão sobre a propagação da luz.
Considerando, por exemplo, dois meios com
índices de refração distintos, sendo n1 > n2, o raio
incidente (i), ao passar pela superfície S, se
tornando raio refratado (r), tende a se afastar da
Normal (N). Esse princípio é utilizado na Fibra
Ótica. Esse assunto será apresentado com mais
detalhes posteriormente.
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• Difração: é a propriedade que as ondas têm de contornar obstáculos ou passar por um
orifício quando são parcialmente interrompidas por ele.
Portanto, a difração é um fenômeno físico que ocorre com qualquer tipo de onda, como,
por exemplo, com as ondas sonoras e com os raios de luz, e que pode ser entendido
como sendo o desvio da trajetória retilínea da luz após ela passar pela aresta de um
objeto. Esse fenômeno acontece quando parte da frente de onda encontra um obstáculo
ou barreira.
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1.9 – Atenuação do sinal:
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Caracteriza-se pela perda de intensidade do sinal ao se propagar por um meio de
transmissão.
Transmissor Receptor
Meio de transmissão
Tipicamente, a atenuação é dada em dB (Decibel).
Exemplo: dB/km - indica, de forma logarítmica, a atenuação de um sinal que se propaga
num meio de transmissão, em função da distância (1 km).
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1.10 – Divisão do Espectro Eletromagnético.
As ondas eletromagnéticas podem apresentar diversas frequências, podendo ser
subdividas e classificadas em faixas, que recebem algumas designações como, por
exemplo, Ondas de Rádio, Microondas, Infravermelho e Ultravioleta, caracterizando assim
o espectro eletromagnético.
kHz GHzMHz THz
O
n
d
as
 
d
e
 R
ád
io
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Nomenclatura das Faixas de Radiofrequência:
O
n
d
as B
aixas
O
n
d
as d
e
 R
ád
io
M
icro
o
n
d
as
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 Bibliografia:
 ALENCAR, Marcelo Sampaio de. Sistemas de comunicação. São Paulo:
Érica, 2001.
 HAYKIN, Simon. Sistemas de comunicação: analógicos e digitais. Porto
Alegre: Bookman, 2004.
 SOARES NETO, Vicente. Telecomunicações: sistemas de modulação. São
Paulo: Érica, 2013.
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 Bibliografia Complementar:
 CARLSON, A. Bruce. Sistemas de comunicação: uma introdução aos
sinais e ruídos em comunicação elétrica. São Paulo: EDUSP, 1981.
 HAMSHER, Donald H. Sistemas de telecomunicações. Rio de Janeiro:
Guanabara Dois, 1980.
 YOUNG, Paul H. Técnicas de comunicação eletrônica. São Paulo:
Pearson Education, 2005.
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