Principios de Telecomunicacoes

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Principios de Telecomunicagoes
Teoria e Prética
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Principios de Telecomunicagfies - Teoria e Prética
Julio César de O. Medeiros
Principios de Telecomunicacées
Teoria e Prética
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S50 Paulo
2007 - Editora Erica Ltda.
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Dados lnternacionais de Catalogagao na Publicagao (CIP)
(Camara Brasileira do Livro, SP, Brasil)
Medeiros, Julio César de Oliveira
Principios de telecomunicacoes: teoria e pratica / Julio César de O. Medeiros.
-- 2. ed. Sac Paulo: Erica, 2007.
‘ Bibliografia.
ISBN 978-85-365-0033-1
1. Telecomunicacoesl. Titulo.
07-3250 CDD- 384
lndices para catalogo sistematico
~1. Telecomunicacoes 384
Conselho Editorial:
Diretor Editorial: Antonio Marco V. Cipelli Editoracao: Rosana Ap. A. dos Santos
Diretor Comercial: Paulo Roberto Alves Revisao de Editoracao: Erica Regina Pagano
Diretor de Publicidade: Waldir Joao Sandrini Revisao Gramatical: Marlene Teresa Satin Alves
Capa: Mauricio S. de Franga Revisao e Coordenacao: Rosana Arruda da Silva
Deseflhosi Flévio Eugeniv de Lima Avaliagao Técnica: Eduardo Cesar A. Cruz
Editora Erica Ltda.
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CEP: 03401-030 - Sac Paulo - SP
Fone: (11) 295-3066 - Fax: (11) 6197-4060
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Principios de Telecomunicacoes - Teoria e Pratica
Agradecimentos
A minha esposa e aos meus iilhos, aos meus amigos proiessores e alunos da
Engenharia Eletrica da Universidade Estacio de Sa pelas palavras de incentivo que muito
contribuiram para a elaboracao do livro;
A0 engenheiro e professor Rudnei Karam pela valiosa colaboracao na leitura e sugestoes
apresentadas nos capitulos Ondas de Radio, Antenas e Propagagao.
A0 Exército Brasileiro, pela minha iormacao de Militar, Engenheiro e Mestre em
Ciénclas.
| ~ A 5
lndice Analitico
Capitulo 1 - Conceitos Basicos em Telecomunicagfies ........................................... ..
1.1. Fiesumo historico ................................................................................... ..
1.2. lntrodugao ................................................................................... ..
1.3. O engenheiro e o técnico da area elétrica .................................. ..
1.4. Organismos de telecomunlcagdes .............................................. ..
1.6. Conceituagdes ............................................................................ ..
1.7. Fundamentos de sistemas de comunicagfies ............................ ..
1.8. Exemplos de sistemas de comunicacaes ................................... ..
1.8.3. S'sten*.a de tele1onia movel celular .................................. ..
11.8.4. Slstena de teleionla tixa celular ...................................... ..
1.8.5. S'ster." a radio e"n HF (high-frequency) ............................ ..
1.8.6. Sister"a radio em visibilidade .......................................... ..
1.8.7. S'ster"a de cornunicagoes por tropodifusao .................... ..
1.8.8. Sstema de cowunicagdes por satélite ............................ ..
1.8.10. Sistema de ondas portadoras sobre linhas de poténcia..
1.8.11. Sistemas de radiodiiusao (broadcasting) ...................... ..
1.9. Classificacao dos sistemas ......................................................... ..
1.10. Desempenho do sistema .......................................................... ..
1.10.1. Coniiabilidade ................................................................ ..
1.10.2. Qualidade ...................................................................... ..
1.10.3. Seguranga das comunicagoes ....................................... ..
1.10.4. Fiapidez de resposta ...................................................... ..
1.10.5. Flexibilidade ................................................................... ..
1.1 2. Fiecuperagao e l”llEt‘1Ut6l10§l0 do sistema .................................. ..
1.13. Modalidades de comunicagées ................................................. ..
1.14. O enlace de comunicacoes ....................................................... ..
1.15. Canal radio e circu'to radio ....................................................... ..
1.16. llustragao do emprego de mtlltiplos sistemas ........................... ..
Capitulo 2 - Os Sinais Elétricos da lnformagao .................................. ..
2.1. Flecapitulacao ............................................................................. ..
2.2. Denominacao dos slnais elétricos .............................................. ..
2.3. O sinal periodico ......................................................................... ..
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I I I I I I I I I I I I I I I I I II
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I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
1.5. Fiscalizagao e reconhecimento da profissao .................................................... ..
I I I I I I I I I I I I I I I I I I l I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
1.8.1. Sister"a de teletonia de rede tixa ............................................................................ ..
1.8.2. S'lster"a de cowunicacdes por iibras épticas ............................................... ..
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ll
I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I I I I I I I I G I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
I U I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
..................................... .. 36
..................................... .. 36
1.11. Duplicacao dos melos ................................................................................... .. 36
I I I I I I U I I I I I I I I ll
I I I I I I I I I I I I I I I II
|\)-..|.L.LaL_L_Lal- —*-(.O(.DGJO)O)U'l(.J1
22
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26
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..................................... .. 28
..................................... .. 29
1.8.9. A Internet .............................................................................................. .. 31
32
32
..................................... .. 33
............. .. 34
....... .. 34
35
"t " as
.................. .. 37
37
38
.............. .. 39
.............. .. 41
.................. .. 43
.............. .. 43
.............. .. 44
.............. .. 44
Principios de Telecomunicagaes - Teoria e Pratica
2.3.1. Parametros e unidades de medida ....................... ..
2.3.2. Onda ..................................................................... ..
2.4. Sinais senoidal e co-senoidal ........................................... ..
2.5. Série de Fourier ............................................................... ..
2.6. Representacao vetorial do sinal ....................................... ..
2.7. Sinais analdgicos da intorrnacao ..................................... ..
2.8. Transdutores e sensores ................................................. ..
2.9. Ampliticadores e atenuadores.......................................... ..
2.1 0. Acopladores ................................................................... ..
2.11. Filtros de ondas elétricas ............................................... ..
2.12. Sinais digitais ................................................................. ..
2.13. Geracao dos bits ............................................................ ..
2.14. Cddigos de caracteres ................................................... ..
2.15. Conversao do sinal analdgico em digital (A/D) .............. ..
2.15.1. PCM - Pulse Code Modulation ........................... ..
2.16. Conversao D/A do sinal PCM ........................................ ..
2.17. Outros moduladores digitais: PWM e PPM .................... ..
2.17.1. PWM - Pulse Width Modulation .......................... ..
2.17.2. PPM - Pulse Position Modulation ........................ ..
2.18. Formatos dos slnais binarios ......................................... ..
2.19. O olho-padrao ................................................................ ..
2.20. O canal de comunicacdes .............................................. ..
Capitulo 3 - Os Canals de Comunicagao e o Fluido Elétrico.....
3.1. Conceito de canal ............................................................ ..
3.2. Tipos e caracteristicasdos canals ................................... ..
3.2.1. Canal tio ................................................................ ..
3.2.2. Canal radio ........................................................... ..
3.3. Propriedades dos canals de comunicacoes ..................... ..
3.3.1. Atenuacao da intensidade do sinal ....................... ..
3.3.2. Limitacao em largura de faixa ou largura de banda
3.4. Principals distdrbios nos canals de comunicacoes .......... ..
3.4.1. O ruido eletrico ..................................................... ..
3.4.2. Distorcao do sinal ................................................. ..
3.4.3. Sinais interterentes ou esparios ........................... ..
3.5. Distdrbios especiticos do canal radio ............................... ..
3.5.1. Ondas de multipercurso ........................................ ..
I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I ll
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I I I I I I I I I I I II
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I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I II
3.2.3. Canal tibra optica ................................................................ .. 80
3.3.3. Retardo .............................................................................. .. 82
I
I
I
3.5.2. Desvanecimento (fading) ................................................................................... 85
3.5.3. Acao da chuva sobre as ondas de radio ................................................................ .. 85
3.5.4. Eteito Doppler ......................................................................................................... .. 86
3.5.5. Formacao de dutos no percurso da onda ............................................................... .. 87
3.6. Recepcao em diversidade ................................................................................................. .. 88
3.7. O ruido elétrico .................................................................................................................. .. 89
3.7.1. lmporlancia e conceito de ruido ............................................................................. .. 89
3.7.2. Fontes externas de ruido ........................................................................................ .. 89
3.7.3. Relagao sinal/ruido ................................................................................................. .. 91
3.7.4. Fonte interna de ruido ............................................................................................ .. 92
3.7.5. Poténcia de ruido.................................................................................................... .. 95
3.8. O decibel (dB) .................................................................................................................... .. 96
3.8.1. Calculos em dB....................................................................................................... .. 97
3.8.2. Calculos de poténcia em dBW, dBm e dBp ........................................................... .. 97
Capitulo 4 - As Ondas de Radio ................................................................................................ .. 101
4.1. lntroducao ........................................................................................................................ .. 101
4.2. O transmissor e a linha de transmissao ........................................................................... .. 102
4.3. O receptor e a linha de recepcao ................................................ ................................... .. 102
4.4. Natureza da onda eletromagnética e o mecanismo de propagagao ................................ .. 103
4.5. Ve ocidade de propagagao e comprimento de onda........................................................ .. 107
4.6. Un'dades e medida do campo elétrico ............................................................................. .. 1.08
4.7. Poifarizacao da onda ........................................................................................................ .. 108
4.8. Poarizacao ortogonal ou polarizacao cruzada ................................................................ .. 109
4.9. Blindagem: a gaiola de Faraday ....................................................................................... .. 1
4.10. O espectro de treqiiéncias ............................................................................................. ..
4.11. Denominacfjes das faixas de freqtiéncias ..................................................................... .. 1
4.1 2. Designacao por letras das faixas de treqtiéncias em GHz ................................................ .. 1
3. Espectro da luz visivel ........................................... ..
14. Atenuacao da onda devido ao espaco livre ...................................................... ..:P~:6“
.L
:4-41.L AL444;2|._LL U"!-I5-I5C10|\DC)
Capitulo 5 - 0 Radiotransmissor ............................................................................................... .. 117
5.1. lntroducao ........................................................................................................................ .. 117
5.2. Descricao dos estagios .................................................................................................... .. 118
5.3. Modulacao analogica da onda de radio ........................................................................... .. 122
5.4. Modulacao em amplitude (AM/DSB) ................................................................................ .. 123
5.4.1. Onda AM no dominio do tempo ............................................................................ .. 123
5.4.2. Onda AM/DSB no dominio da treqtléncia ............................................................. .. 1 26
5.5. Tipos particulares de AM: SSB, ISB e AM compativel ........................................................ .. 1 27
5.5.1. SSB - single side band ou banda lateral singela .................................................. .. 127
Principios de Telecomunicacaes - Teoria e Pratlca
5.6. Modulacao em treqtiéncia (FM) ............................... ..
5.6.1. Onda FM no dominio do tempo .................... ..
5.6.2. Onda FM no dominio da treqiiéncia ............. ..
5.7. Trarsmissao dos slnais de televisao ....................... ..
5.8. F16C.ll'SOS do transmissor ......................................... ..
5.9. Trarsmissao de dados em HF ................................. ..
5.10. Utilizacao de subtons e sobretons ......................... ..
5.11. Ampliiicador de poténcia ........................................ ..
5.12. Errprego de estacdes radiorrepetidoras ................ ..
5.12.1. Repetidora singela ...................................... ..
5.12.2. Repetidora de transceptores acoplados ..... ..
5.13. Alocacao de treqtiéncias ........................................ ..
5.14. Classes de emissao ............................................... ..
Capitulo 6 - O Radiorreceptor ............................................ ..
6.1 . lntroducao ................................................................ ..
6.2. Descricao dos estagios ............................................ ..
6.3. Demodulador de produto no receptor de SSB ......... ..
6.4. Propriedades do receptor superheterddino .............. ..
6.5. O receptor de FM ..................................................... ..
6.6. O receptor de televisao ............................................ ..
Capitulo 7 - Linhas de Transmissao ................................. ..
7.1. lntroducao ..................................................................
7.2. Circuito elétrico equivalente a LT ............................. ..
7.3. Caracteristicas elétricas ........................................... ..
7.4. Poténcias incidente e reiletida, ondas estacionarias.
7.5. Estudo de E, l e Z em tuwcao da terminacao da linha
7.6. O transiormador casador de impedancias ............... ..
Capitulo 8 - Antenas ............................................................. ..
8.1. Recapitulacao .......................................................... ..
8.2.1. Antena de tio ................................................. ..
8.2.3. Antena vertical .............................................. ..
I I I I I O O I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ll
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
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I I I I I I I I I I I O I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
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I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ll
6.2.1. Estagio de RF ....................................................................................................... ..
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I l I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
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I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
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I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I l I I I I I I II
7.7. Cabos irradiantes de RF .................................................................................................. ..
I I I I I I I I I O I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
8.2. Tipos de antena ........................................................... .. I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
8.2.2. Antena de tubos metalicos ................................. .. I I I I O I I I I I Q I I I I I I I I I I I I I I I I O I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I II
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I O I I I I I I I I I I I I II
8.2.4. Antena de titas metalicas ...................................................................................... ..
131
132
1' 33
135
38
1 39
1 40
1' 41
142
42
1 43
1 44
145
149
149
"'51
‘.51
155
"57
158
"62
"67
167
168
169
171
175
176
178
‘.81
181
182
182
183
184
185
9
Fa-r - 7 7
‘ Antena mrcrostrlp .. . 1
8 2 7 Ail'E1Rj0 ou empllhamento de antenas . . ii
8.3. Radiador lsotroplco
8.4. Diag mas de radtacao ........................................................................ .. 1
8.5. Antena dlpolo ................................................................................................................... .. .
8.6. Antena vertical ................................................................................................................. .. 189
8.7. Sinto ‘a da antena ........................................................................................................... .. 192
8.8. Regides dos campos de uma antena .............................................................................. .. 193
8.9. Para etros das antenas .................................................................................................. .. 194
8.9.1. Banda passante .................................................................................................... .. 195
8.9.2. Polarizacao ........................................................................................................... .. 195
8.9.3. Radiacao-Padrao .................................................................................................. .. 195
8.9.4. lmpedancia ........................................................................................................... .. 196
8.9.5. Resisténcia da antena e poténcia irradiada .......................................................... .. 197
8.9.6. Diretividade ........................................................................................................... .. 198
8.9.7. Rendimento ou eticiéncia de radiacao .................................................................. .. 201
8.9.8. Rendimento ou eficiéncia do teixe ........................................................................ .. 01
8.9.9. Ganho ....................................................... .. 01
| 8.9.10. Abertura etetiva da antena ............................................................... .. 01
8.9.11. Relacao trente-costas ................................ .. 02
8.9.12. EIRP da transmissao ...................................................................... .. 02
8.10. Antenas com refletores .................................................................................................. .. 202
8.10.1. Elemerto passivo ............................................................................................... .. 203
8 0
8.2.5. Antena de aberlura ............................................................................................... .. 1 85
8.2.6. ' ' ............................................................................................... .. 85
. . . ' ' ................................................................. .. 186
' ' ' .......................................................................................................... ..186
ra ' " .......................... .. 86
' 187
nl
m
|\3|\3|B3l¥>|'B3
J. .2. Ref eto" piano ..................................................................................................... .. 203
8.10.3. Retleto" de canto ................................................................................................ .. 204
8.10.4. Ret etores curvos ................................................................................................ .. 205
8.10.5. Ref etor parabolico.............................................................................................. .. 205
8.11. Amostras de antenas diretivas ....................................................................................... .. 207
8.11.1. Antena helicoidal com retletor .............................................................................. 207
8.1.2. Antena rémbica................................................................................................... .. 208
8.11.3. Antena log-periodica ........................................................................................... .. 208
8.11.4. Antena com retletor parabdlico ........................................................................... .. 209
8.12. Sistema de recepcao com amplificador ......................................................................... .. 210
Capitulo 9 - Radiopropagagao ................................................................................................... ..
9.1. lntrodugao ......................................................................................................... ..
9.2. A superiicie da Terra ..................................................... ..
, 9.3. A atmostera da Terra ......................................... ..
9.4. Propagacao de superiicie: ondas terrestres ....................................................... ..
é C3
‘Q
l\)I\Dl\1)|\)i\D
LLLLL
1°"-'=‘~‘“"*1"‘1Pfll'lClplOS de Telecomunlcacoes - Teoria e Pratlca
9.4.1. Utilizando-se da carta de condutividade do solo .
9.4.2. Trabalho de campo ............................................ ..
9.5. Propagacao ionostérica ................................................ ..
9.6. Propagagao troposférica ............................................... ..
9.6.1. Atenuagao da onda pelos gases ....................... ..
9.6.2. Atenuacao da onda pela chuva ......................... ..
9.6.3. Enlace em visibilidade ....................................... ..
9.6.4. Planejamento do radioenlace ............................ ..
9.6.5. Zonas de Fresnel ............................................... ..
9.6.6. Retracao no obstaculo gume de iaca ................ ..
9.7. Poténcia do sinal recebido ............................................ ..
9.7.1. Calculos em dB .................................................. ..
9.7.2. Campo elétrico ................................................... ..
9.7.3. Tensao do sinal no receptor .............................. ..
Capitulo 10 - Multiplexacao de Canais ................................... ..
J ‘H
ll (
-I
(*3
J,
1.li
an .1
(in
. ntroducao ............. .................................................... ..
~.2. 0 espaco disponivel as comunicagaes ....................... ..
L3. Multiplexacao analogica por divisao de treqtiéncia - FDM
4. Illemultiplexacao analdgica ......................................... ..
10.5. Vlultiplexacao digital .................................................... ..
10.6. ‘mplementacao do MUX.............................................. ..
10.7. MUX digital via radio ................................................... ..
Capitulo 11 - Sistemas de Comunicagaes Digitais ............... ..
11.1. lntroducao ................................................................... ..
11.2. Modem ........................................................................ ..
1'1
ll
T‘J
JJ
J -r
l
1".2.1.ASK.................................................................. ..
11.2.2. FSK .................................................................. ..
11.2.3. PSK.................................................................. ..
1 1.2.4. QAM ................................................................. ..
.3. Taxa de erro nas comunicacdes digitais ..................... ..
4. Corretor de erros ......................................................... ..
5. Conversao de S/N em Eb/NO ...................................... ..
6. Capacidade maxima do canal ..................................... ..
1.1.7. Enlaces digitais ........................................................... ..
11.7.1. Canal radio digital com fonte analogica ........... ..
11.7.2. Comunicacaes digitais via tio .1 ......................... ..
11.7.3. Comunicagdes de dados via tio e via radio ..... ..
 
11.7.4. Comunicagées de dados via fibra éptica ....................................... ..
11.8. CD Laser ................................................................................................... ..
11.9. Fac-Simile ................................................................................................. ..
Capitulo 12 - Equipamentos Rédio - Especificagées e Manutengéo................. ..
12.1. introdugéo ................................................................................................. ..
’ 2.2. Itens apreciados no radioenlace ............................................................... ..
‘ 2.8. Classificagéo dos equipamentos rédio ..................................................... ..
‘ 2.4. Principais itens técnicos a considerar ....................................................... ..
‘2.5. Transceptor analégico tipico ..................................................................... ..
12.6. tens complementares ............................................................................... ..
12.6.1. Acessérios ..................................................................................... ..
12.6.2. Manuais ......................................................................................... ..
12.7. Manutengéo .............................................................................................. .. 280
‘ 2.7.1. Escaloes de manutengao .............................................................. ..
12.8. ‘nstrumentos de 1ab0rat<5rio e ferramental ................................................ ..
‘ 2.9. Suprimento de pegas e componentes ...................................................... ..
‘ 2.11. Formagao de pessoal e treinamento técnico .......................................... ..
‘2.12. De olho no futuro .................................................................................... ..
Anexo A - Principais Simbolos de Materiais Elétricos e Eletrfinicos ............... ..
Anexo B - Fundamentos de Semicondutores ..................................................... ..
Anexo C - Argumentos das Fungfies de Bessel ................................................. ..
Anexo D - O Cédigo Morse lnternacional ............................................................ ..
Anexo E - Cédigos Fonéticos lnternacional e Nacional ..................................... ..
Anexo F - Respostas dos Exercicios ................................................................... ..
Referéncias Bibliogréficas. ................................................................................... ..
Glossério de Siglas ............................................................................................... ..
indice Flemissivo ................................................................................................... ..
122-1 —2222 2 ~
12.10. Garantia .................................................................................................. .. 283
Principios de Telecomunicagées - Teoria e Prética
Prefécio
A0 escrever Principios de Teiecomunicagées, a pedido de alguns amigos proiessores e
alunos, tive a intengao de preencher um espago na Iiteratura técnica brasileira, com um livro
basioo de telecomunicaooes. As telecomunicagoes consideradas sao aquelas desenvolvicias
com sinais elétricos e eleiromagnéticos mensuraveis.
Pode ser iltil como livro-texto ou para consulta dos alunos dos primeiros periodos da
graduagéio de telecomunicagoes, de cursos técnicos, para radioamadores e para os estudiosos
da maiéria em geral.
O objeiivo principal é apresentar uma visao geral dos sistemas de telecomunicaooes,
anaiogicos e digitais, bem como das técnicas eletronicas tradicionais e atuais, aplicadas aos
equipamentos.
Com um enioque moderno e explicativo esia estruturado em doze capitulos. Aborda
iniormagoes teorioas, aliando-as a exemplos praticos, com éniase nas comunioagoes radio,
com 0 emprego dos termos técnicos mais imporiantes, inclusive em inglés, citados entre
parénteses, para facilitar consuitas posteriores a dicionariose Iivros especiiicos no referido
idioma.
Sao apresentadas também figuras auxiliares e formuiaooes matematioas objetivas,
visando a soluoao dos problemas tipioos de teiecomunicaooes, dentre outros, os calouios das
poténoias do sinal recebido e do ruido elétrico nos enlaces radio, da taxa de transmissao de
dados e da capacidade do canal.
Foram resen/adas ao Ultimo oapitulo a classiiicaoao dos equipamentos radio, a
apresentagao das principais especiiicaooes técnioas e sugestoes sobre a manutengao.
O moderno recurso da Internet permitiu a consulta a iniimeros "sites" técnicos. Foram
ciiados aiguns que podem ser oonsuitados enquanto durarem as exposigoes das matérias
mencionadas ou mesmo a existénoia do proprio "sii‘e”, independente da vontade do autor.
Sou grato aos iniimeros autores de Iivros editados no passado, alguns deies, hoje, de
diiioii obtengao, que muito contribuiram para a minha iormagéo, oujos conceitos e iniormaooes
foram para mim extremamente valiosas e, iambérn, cie Iivros de publicagoes mais recentes,
que atualizaram com novas e importantes iniormaooes. Para minha felicidade possuo varios
desses Iivros no meu acervo particular, os quais constam da bibiiografia.
Sinceramente, espero que Principios de Telecomunicagoes seja um livro de utilidade aos
Ieitores, estudiosos da rnatéria.
O autor.
I 13
Sobre o Autor
Nascido na cidade do Rio de Janeiro, é militar da reserva e professor universitario.
lniciou sua vida tecnica aos quinze anos de idade, estudando eletronica em curso de
radiotécnico, por correspondéncia.
Oficial da Arma de Comunicacoes do Exército Brasileiro, da turma de 1962 da AMAN -
Academia Militar das Agulhas Negras, graduou-se em Engenharia de Comunicacoes em 1970,
no IME - lnstituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro, onde também fez o mestrado em
Engenharia Elétrica, conciuido em 1982. Em 1985, fez estagio de Comunicaooes por Satélite.
Como engenheiro militar, trabalhou por varios anos em secoes do SSRMEx - Senrico
Radio do Ministério do Exército, na FMCE - Fabrica de Material de Oomunicacoes, filial no 4 da
IMBEL - lnddstria de Material Belico do Brasil e no SCEx - Servico Cinefotografico do Exército.
Em atividade profissional de destaque, foi o oficial responsavel pelo planejamento,
implementacao e controle dos Sistemas de Comunicacoes das Operacoes de Seguranca do
CML - Comando Militar do Leste, na ECO - 92, na cidade do Rio de Janeiro.
No magistério, iniciado em 1971, lecionou no curso de formacao de técnicos da Embratel,
Belém, PA e, em 1972, foi professor contratado da Universidade Federal do Para, em Belém.
Em 1975, durante cinco anos, foi professor de laboratorio do curso profissionalizante de
eletronica do Colégio Objetivo de Brasilia.
De volta ao Rio de Janeiro em 1983, por mais de vinte anos lecionou em cursos de
formacao de tecnologos de telecomunicacoes, do lnstituto Politécnico, de graduacao e de pos-
-graduacao da Engenharia Elétrica da Universidade Estacio de Sa, onde continua como
professor da graduagéo em engenharia.
Nos Liltimos anos, por alguns periodos letivos, foi também professor contratado da
graduacao em Engenharia de Telecomunicacoes da UERJ - Universidade do Estado do Rio de
Janeko.
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Principios de Telecomunicacoes - Teoria e Pratica I
1 Conceitos Basicos em
 Telecomunicacées
1.1. Resumo histérico
Em 1875, Alexander Graham Bell (1847 - 1922) produziu o primeiro sistema telefonico com
transmissao elétrica inteligfvel da voz, através de fio, invencao patenteada no ano seguinte. O
fato motivou indmeros estudiosos, cientistas e inventores a buscar um outro tipo: comunicagoes
sem fio ou comunicacoes radio, wireless, em inglés. Dentre eles destacaram-se:
I Marchese Guglielmo Marconi (1874 - 1987): engenheiro, fisico e inventor italiano,
iniciou uma série de experimentos bem-sucedidos com slnais telegraficossem fio, na
ltalia e na lnglaterra. Em 1897, fez demonstracoes chegando a enviar sinais a
12 milhas de distancia. Marconi é considerado o inventor do radio. Em 1909, recebeu
o prémio Nobel de Fisica.
Aleks
Rassi
Dese
RtI1ss;'
I Heinr
andr Stepanovich Popov (1859 - 1905): fisico e engenheiro elétrico nascido na
a, trabalhou na recepcao de sinais eletromagnéticos, independente de Marconi.
nvolveu um sistema de comunicacoes radio para navios russos, em 1898. Na
a, éconsiderado 0 inventor do radio.
ich Rudolph Hertz (1857 - 1894): fisico e professor, nascido na Alemanha, ficou
célebre ao provocar descargas elétricas e estudar as ondas eletromagnéticas, ondas
de radio ou ondas herrzianas, assim denominadas em sua homenagem. Suas
descobertas foram essenciais para o desenvolvimento das comunicacoes sem fio.
Sir Oliver Lodge, em 1894, apresentou a sociedade real britanica um transmissor e
um receptor de radio, por ocasiao de uma homenagem péstuma a Hertz.
No Brasil, o Padre Roberto Landell de Moura, nascido em 27 de janeiro de 1861,
gadcho de Porto Alegre, um estudioso de ffsica e quimica, projetou um transmissor
de radio e fez a primeira transmissao da voz através de ondas eletromagnaticas, na
Av. Paulista, cidade de Sao Paulo, em 1893. Ouvida com clareza em um receptor
instalado no alto de Santana, a uma distancia de oito quilometros, a transmissao
pdblica pode ser considerada a primeira do mundo, porter ocorrido bem antes dos
experimentos bem-sucedidos de Marconi.
Conceitos Basicos em Telecomunicacoes (
Z"- is
Precursor das comunicacoes radio no Brasil, o Padre Moura, devido as inumeras
dificuldades, nao pode patentear o seu lmportante invento. Faleceuaos 67 anos de
idade, em 30 de julho de 1928, na mesma cidade onde nasceu.
Outros importantes nomes da ciéncia, do radio e da telegrafia deram continuidade aos
estudos e as pesquisas que culminaram no espetacular desenvolvimento da eletronica e das
telecomunicacoes dos dias de hoje. A todos eles, o nosso reconhecimento e a nossa gratidao.
Antes deles as comunicacoes eram feitas por mensageiros ou por algum dispositivo mecanico,
optico ou actistico, de alcance limitado.
1.2. lntroducao
As telecomunicacoes constituem o ramo da engenharia elétrica que trata do projeto, da
implantacao e da manutencao dos sistemas de comunicacoes e tém por objetivo principal
atender a necessidade do ser inteligente de se comunicar a distancia. E comum omitir-se o
prefixo tele e usar apenas comunicacoes.
Através dos sistemas de comunicagoes os assinantes, usuarios ou correspondentes
trocam informacoes, operando equipamentos terminals, elétricos ou eletronicos, tecnicamente
compativeis com o sistema. As informaooes fluem pelos canals de comunicacoes fio, radio
(espaco livre) ou fibra optica, na forma de sinais elétricos ou eletromagneticos.
Em princfpio, as informacoes, quando recebidas pelos respectivos destinatarios, sao
interpretadas e geram respostas ou, pelo menos, a confirmacao do recebimento. Por este
motivo sempre é utilizado o termo telecomunicacoes, no plural.
1.3. O engenheiro e o técnico da area elétrica
O engenheiro de telecomunicaooes é o profissional, de formacao universitaria, encar-
regado do projeto, implantacao e manutencao dos sistemas de comunicacoes.
Dentre outras, cabem-the as seguintestarefas:
I Planefar e dimensionar o sistema;
I Levartar o custo do sistema;
I Escolner os locais onde serao instalados os equipamentos;
I Escolner os equipamentos;
I Ensaiar em laboratorio amostras dos equipamentos escolhidos;
I Prever as fontes de energia para alimentacao dos equipamentos;
I Especificar as obras civis necessarias a implementagao do sistema;
16
Principios de Telecomunicacoes - Teoria e Pratica
I
I
I Proceder a montagem das redes e dos equipamentos;
I Colocar e manter o sistema em funcionamento; '
I Efetuar as medidas elétricas e eletromagnéticas necessaries a otimizacao do
sistena;
I Prever a ampliacao do sistema;
I Flexib'lizar o sistema, integrando-o a outros existentes;
I Planejar e executar a manutencao do s'stema.
Os sistemas de oomunicaooes de maior envergadura e complexidade sao projetados e
implementados por inameros engenheiros, de diferentes especialidades, tais como: de eletricida-
de, construcao civil, mecanica, geografo, etc. O grupo pode contar também com a presence de
arquitetos, administradores e outros profissionais, num verdadeiro trabalho de equipe.
O engenheiro de telecomunicacoes também pode desenvolver atividades de fabricacao
de equipamentos.
Outros ramos da engenharia elétrica:
I Engenharia de eletricidade: cuida da geracao da energia elétrica, transporte e
distribuicao nos locais de consumo, das fontes de alimentacao em geral, dos motores
e equipamentos de refrigeracao (eletrotécnica), dos aterramentos de protegao das
instalacoes e equipamentos.
I Engenharia e|etr6nica: é encarregada do projeto, desenvolvimento, fabricacao e
manutencao de equipamentos, dispositivos e componentes elétricos e eletranicos.
I Engenharia da computagao: encarrega-se do projeto e implantacao das redes de
dados, geréncia de equipamentos eletroeletrénicos, dos sistemas automatizados, dos
bancos de dados e desenvolvimento de aplicativos nas areas graficas e de servicos.
Da integracao das engenharias mecanica, eletronica e computacao, surge a mecatrénica,
também conhecida como engenharia de controle e automacao. E definida como “a integracao
sinergética da engenharia mecanica com eletronica e controle inteligente por computador no
projeto e manufatura de produtos e processos”. Trata do projeto, gerenciamento e da automacao
dos processos de producao da industria moderna. A robotica é um ramo da mecatranica.
Profissionais dos ramos da engenharia elétrica podem, na fot6nica, desenvolver
atividades relacionadas as fibras opticas e transdutores e sensores opticos. A fot6nica é a
ciéncia do controle, manipulacao, transferéncia e armazenamento de informacoes mediante a
utilizacao de fotons.
Dando continuidade aos estudos cientificos, além dos cursos de especializacao, seguem-
-se a graduagao, os cursos de mestrado, doutorado e pés-doutorado.
I Conceitos Basicos em Telecomunicacoes (
0 técnico da area elétrica
O técnico é o braco direito do engenheiro. Quase sempre a sua formacao é mais
especffica e voltada para uma area de interesse, sendo algumas delas: redes (fios e fibras
opticas para dados e telefonia), transmissao (antenas e equipamentos radio), comutacao
(centrais telefonicas), eletrotécnica (transformadores, motores elétricos, equipamentos de
refrigeracao e outros) e eletrfinica (circuitos eletranicos e equipamentos).
O técnico pode atuar como auxiliar em projetos, na manutencao e nas instalacoes de
equipamentos do sistema, nos trabalhos desenvolvidos em iabricas, laboratorios ou exter-
namente, em trabalho de campo.
1.4. Organismos de telecomunicagoes
ITU - Uniao lnternacional de Telecomunicacoes
A Uniao lnternacional de Telecomunicacoes, com sede em Genebra, Suica, é uma
organizacao lnternacional que congrega governos e setores privados num Sistema Unido de
Nacoes, para coordenar as comunicaoaes globais em redes e sen/icos.
Subdivide-se em trés setores de atuacao:
I ITU - R: comunicacoes radio e registro de freqiiéncias (ref. CCIR);
I ITU - T: padronizacao das telecomunicacoes em telefonia, telegrafia e dados (ref.
CCITT);
I ITU - D: desenvolvimento das telecomunicacoes.
No sentido do desenvolvimento da ciéncia e da tecnologia, a ITU sugere as doutrinas de
telecomunicacoes visando racionalizar o uso dos meios, publica documentos e promove en-
contros com engenheiros, representantes do governo, de organizacoes e de indtistrias do setor.
ANATEL - Agéncia Nacional de Telecomunicacoes
E o orgao do governo brasileiro, com sede em Brasilia, DF, encarregado de coordenar e
fiscalizar as comunicacoes no Brasil, além de certificar e homologar produtos.
ABERT - Associagao Brasileira de Emissoras de Radio e Televisao
Com sede em Brasilia, DF, a ABERT, é uma associacao prestadora de servicos,
informacao e assessoramento ao governo, além de trabalhar em prol dos interesses de seus
associados na area de radiodifusao, aos quais presta assessoria nas areas juridica,
parlamentar e técnica.
18
Principios de Telecomunicacoes - Teoria e Pratica
 — ,4’ *' "7 7 ‘*"'i1 
SET - Sociedade Brasileira de Engenharia de Televisao
E uma associacao técnico-cientifica de profissionais e empresas, sem fins lucrativos, que
atua nas areas de engenharia e afins, nos campos de televisao, telecomunicacoes, radio e multi-
midia. Atua como orgao de difusao, expansao, estudo e aperieicoamento dos conhecimentos
técnicos, operacionais e cientificos.
1.5. Fiscalizagao e reconhecimento da profissao
Os conselhos sao autarquras federars cnadas basicarrente, para fiscalizar o exercicio
profissional. O CONFEA - Conselho Federal de Engeninar a, Arquitetura e Agronomia foi
instituido em 11 de dezembro de 1933, pelo decreto federal - 23.569, com plena autonomia
para criar conselhos regionais. O CONFEA é a instancia max?ma do sistema e reune todos os
Conselhos Regionais. Regulamenta as leis profissionais at"avés de resolucoes e define a
forma de funcionamento dos CREA's, orgaos regionais.
CONFEA - Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia
-»]0
Em particular, com sede na cidade do Rio de Janeiro, o CREA/ RJ - Conselho Regional
de Engenharia Arquitetura e Agronomia, 59 Regiao, tem jurisdicao sobre todo o Estado do Rio
de Janeiro.
O profissional da area, de grau superior ou médio, diplomado para o exercicio legal da
profissao deve estar registrado no CREA.
1.6. Conceituacfies
lnformacoes sao mensagens de diversos tipos produzidas pelo cérebro do homem ou
por dispositivo (device) por ele inventado e construido. Como se originam do cérebro do
homem, as informacoes sao consideradas mensagens inteligentes e, em princfpio, possuem
um contetido significativo.
Sistemas de telecomando, via fio, luz, radio, som ou ultra-som, também operam com
informacoes passadas pelo aparelho transmissor por controle remoto e o destinatario final, no
lado receptor, pode ser um dispositivo eletromecanico ou eletranico, que comanda a acao
desejada.
Equipamentos e aparelhos usados nos modernos sistemas de comunicacoes sao
montados com diversos tipos de materials, em particular, componentes elétricos e eletranicos.
I Conceitos Basicos em Telecomunicacoes (
J 1 7 7 :
Sao componentes elétricos: o resistor (R), cuja unidade de medida é o ohm [Q], o
indutor (L), medido em henry [H] e o capacitor (C), medido em farad [F]. Sao classificados
como passivos por dissiparem parte da energia elétrica aplicada ao circuito. Valores praticos
de indutancia e capacitancia sao muito pequenos comparados a unidade, por isso utilizam
prefixos de submaltiplos como mili-henrys e microfarads.
Fios, cabos, tomadas, interruptores, disjuntores etc. sao classificados como materials
elétricos.
Sao notoriamente conhecidos por componentes eletrénicos dispositivos semicon-
dutores como o diodo, o transistor, o circuito integrado (Cl), a valvula termoiénica, por
vezes encontrada em estagios amplificadores de poténcia e, por extensao, os componentes
elétricos dimensionados para trabalhar em circuitos eletréinicos. Um tipo remanescente de
valvula é o cinescopio da televisao, vulgarmente conhecido por tubo de imagem.
O Cl é um microchipque integra, em larga escala (LS1 - large-scale integration) ou em
muito larga escala (\/LS1 - very large-scale integration), inriimeros componentes discretos, como
diodos, transistores e resistores, para realizar uma ou mais func6es eletranicas definidas.
Transistores, Cl's e as valvulas sao componentes ativos, recebem energia de uma fonte de
tensao continua para, basicamente, amplificar, chavear e gerar sinais elétricos. Os diodos
podem ser retificadores, reguladores de tensao como os zeners, opticos como o LED (diodo
emissor de luz) e de outros tipos.
Sinais elétricos da informacao sao tensoes elétricas variantes no tempo, obtidas da
conversao da mensagem inteligente em eletricidade: SIGINT. Os slnais elétricos da informacao
sao de dois tipos: analogicos e digitais, estudados no capitulo 2.
Sinais analogicos sao tensoes elatricas naturalmente variaveis obtidas de dispositivos
transdutores. Por exemplo: os sinais elétricos da voz e da mfisica sao obtidos dos terminais
de um microfone, enquanto os slnais da imagem sao obtidos de um dispositivo fotossensivel.
Sinais digitais sao pulsos elétricos binarios ou bits, na forma de 1 e 0 ou tem e nao tem
tensao, respectivamente, gerados por dispositivos da eletranica digital, por exemplo: em
geradores de caracteres alfanuméricos, computadores, conversores do sinal analogico em
digital (A/D) e outros.
O bit é a unidade fundamental da informacao digital. O termo bit e o resultado da
contraoao de binary digit, digito binario.
Dados sao seqiiéncias de bits (bit stream) que constituem a informacao digital.
Os sinais elétricos da informacao podem ser convertidos de analogicos em digitais e de
digitais em analogicos por dispositivos conversores A/D e D/A respectivamente.
Basicamente, as fontes de informacoes geram voz, musica, imagem e dados.
i Q 1 _2° . »-—--- . - . .. —Pi'll'lClplOS de Telecomunicacoes - Teoria e Pratica
1.7. Fundamentos de sistemas de comunicagées
Entende-se por sistema de comunicacoes 0 conjunto de equipamentos e materials,
elétricos e e|etr6nicos, necessarios para compor um esquema fisico, perfeitamente definido, com
o objetivo de estabelecer enlaces de comunicagoes (links) entre pelo menos dois pontos
distantes. Sao exemplos de equipamentos e materials empregados: centrais telefonicas, trans-
missores e receptores de radio, antenas, fios, cabos e isoladores.
Para explorar o sistema, alem de possuir um equipamento terminal tecnicamente com-
pativel, o usuario precisa saber opera-lo corretanente e conhecer as regras de funcionamento,
sem o que, podera fracassar. Os meios de comuricacoes modernos sao bastante sofisticados
e, devido a complexidade técnica, nao sao bem entendidos por muitos dos usuarios.
O estudo inicial de um sistema costuma se" feito na forma de diagrama em blocos, para
exibir as partes que o constituem e facilitar a compreensao do funcionamento global.
Um sistema elementar de comunicacoes analogicas pode ser representado, em diagrama
em blocos, conforme a figura 1.1.
Canal
inifiPrEqeagg0~——>~TransdutorHTransmissor de Receptor H Transdutor '—>]Destinatario
comunicagoes
1 2 3 4 5 6 7
Figura 1.1 - Diagrama em blocos de um sistema de comunicacoes analogico.
Um simples exemplo, que corresponde ao diagrama em blocos da figura 1.1, é o de duas
pessoas que se comunicam por telefone, uma no ponto A e a outra em B, conforme a figura 1.2.
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1 2 3 4 5 6 7
Figura 1.2 - Uma conversaoao telefonica elementar.
As partes integrantes do sistema, com transmissao em A e recepcao em B, podem ser
assim descritas:
a) A fonte de informacao, geradora da mensagem, é a pessoa que fala ao telefone em A.
b) O transdutor, por definicao, é todo dispositivo que transforma uma forma de energia
em outra. Na transmissao da voz, o transdutor a o microfone, que converte as vibragoes
mecanicas da voz em sinais elétricos, na forma analogica.
- Conceitos Basicos em Telecomunicacoes (
c) 0 transmissor é a parte do circuito interno do telefone encarregada de fornecer a poténcia
necessaria ao sinal eiétrico para percorrer o canal de comunicacoes e chegar ao receptor.
d) 0 canal de comunicacfies é o meio fisico entre o transmissor e o receptor, por onde
transitam os sinais elétricos da informacao. Nesse caso, o canal de comunicacoes é uma
linha telef6nica, um par de fios condutores de eletricidade.
e) 0 receptor é a parte do circuito interno do telefone que recebe os sinais elétricos da voz
e os direciona ao transdutor da recepcao.
f) 0 transdutor da recepcao é a capsula receptora, do combinado telef6nico, que converte
os sinais elétricos em vibracoes mecanicas, reproduzindo, assim, a voz.
g) 0 destinatario é a quem a mensagem se destina. No exemplo, é a pessoa situada em B.
1.8. Exemplos de sistemas de comunicacées
1.8.1. Sistema de telefonia de rede fixa
Nesse sistema, os equipamentos terminals da ponta da linha sao os telefones dos
assinantes e o equipamento de comutacao, responsavel pelos enlaces, é uma central
telef6nica.
Os telefones sao ligados a central por fios e cabos telefonicos, que constituem a rede
fixa do sistema.
As modernas centrais telef6nicas sao do tipo CPA (Central de Programa Armazenado),
um equipamento de comutacao da eletrénica digital, dotado de microprocessadores - |.LP, que
comandam e controlam as operacoes da central. O uP é a CPU (Unidade Central de
Processamento) do computador, um circuito integrado do tipo \/LSI.
A CPA disponibiliza intimeros servicos, tais como: conferéncia telefénica, siga-me, chama-
da em espera, chamada programada, identificacao da chamada (bina), conferéncia telefonica,
etc.
Uma central telefonica pode ser ptiblica ou privada.
A central ptiblica serve determinada area ou bairro de uma cidade (central urbana) com
os ramais dos assinantes. Quase sempre esta ligada a outras centrais, por circuitos troncos por
meio de fio, fibra éptica ou radio, para dar maior flexibilidade ao sistema e permitir enlaces
com assinantes de centrais de outros bairros, outras cidades (ligacoes DDD), outros paises
(ligacoes DDI) e com outros sistemas, por exemplo: da telefonia movel celular.
Conforme a denominacao, a central privada e particular, de uma empresa, escritorio ou
residéncia. Pode ser um PAX (Private Branch Exchange) que opera apenas com ramais (linhas
22 ..._._______.__._.._ .. . _ , _ —
Principios de Telecomuntcacaes - Teoria e Pratica
 —iI—— —4. _
para telefones internos) ou um PABX (Private Automatic Branch Exchange), em maioria, que é
dotado de ramais e de circuitos troncos, para conexao com a central urbana da empresa
concessionaria.
Os ramais podem ser programados para operar como:
no
I restrito: so atende as ligacoes de outros ramais;
I semi-restrito: pode receber ligacoes externas, chamar e receber ramais;
I irrestrito ou privilegiado: uso normal, sem restricaes, para ligagoes externas e
ramais.
Uma CPA costuma ser um equipamento modular e expansfvel, ao permitir o aumento do
ntimero de ramais e de circuitos troncos, pelo acréscimo de modulos.
Os sinais elétricos das comunicacoes entre os telefones convencionais e a central
telefonica ainda sao analogicos. Quando o sistema é digital, por exemplo, em ISDN (Integrated
Services Digital Network) o aparelho telef6nico é especifico.
Os circuitos telefanicos da rede fixa permitem a utilizaoao do videofone, ainda raramente
usado, possivelmente pelo elevado custo do aparelho, e do sistema de teleconferéncia, comu-
nicacoes em audio e video entre grupos de pessoas situados em diferentes locals. Em ambos
os casos, a imagem fica restrita as cenas de pouco movimento, pela limitagao do canal em
largura de banda. Usuarios da Internet podem usufruirda tecnologia ADSL - Asymmetric
Digital Subscriber Line, ou Linha Digital Assimétrica para Assinante, que permite a transfe-
réncia de dados, em velocidade, sobre linhas telefénicas do sistema de rede fixa, sem prejuizo
das conversacoes telefonicas.
Linha Circuitos troncos
"n" telefones (ramais de assinantes)
Figura 1.3 - Diagrama das ligacoes de um sistema de telefonia de rede fixa.
1.8.2. Sistema de comunicacfies por fibras épticas
A fibra optica é um elemento monofilar condutor de luz, feito de material com estrutura
cristalina. Um sistema de comunicacoes por fibra optica e dotado de inumeros dispositivos
opticos, sensores e amplificadores. Cada elemento de fibra empregado encaminha a luz num
sentido. Um par de fibras opticas forma um circuito de comunicacoes (um canal de transmissao
e um de recepcao).
- Conceitos Basicos em Telecomunicacoes <
As informacoes percorrem a fibra na forma de sinal luminoso. Um estreito feixe de luz,
gerado por um laser, é modulado por sinais elétricos e se propaga no canal através de
reflexoes sucessivas no interior da fibra.
O sistema é seguro, imune a campos eletromagnéticos externos, nao irradia e opera com
elevada taxa de transmissao de dados, da ordem de 10 Mbits/s.
Hoje, as redes de fibras opticas estao presentes nos principais sistemas de
comunicacaes digitais que interligam bairros, cidades e estados. Cabos submarinos com fibras
dpticas interligam continentes, conforme ilustracao na figura 1.4.
Figura 1.4 - Mapa-mdndi com as redes em fibra optica da Teleglobe (ano de 2003).
Fonte: www.teleglobe.com/en/our_network/
1.8.3. Sistema de telefonia mével celular
E um sistema de comunicacoes sem fio, wireless, constituido de radios moveis,
terminals dos usuarios, conhecidos por telefones celulares e ERB's, estacoes radio base, fixas.
Através da ERB, um radiomovel se liga com outro radiomovel, A fala com B, conforme a figura
1.6 ou com qualquer telefone da rede fixa, via uma central telefonica a qual a ERB esta ligada.
O sistema permite comunicacoes por voz, video, mensagens alfanuméricas, foto tirada
de telefone dotado de camera fotografica e acesso a Internet.
Uma ERB cobre determinada area ou célula do sistema. As ERB's nao cobrem
necessariamente superficies com areas iguais nem de mesmos formatos. Areas urbanas e
24
Principios de Teiecomunicacées - Teoria e Pratica
suburbanas sao cobertas por diversas ERB's. O sistema pode ser estendido a outras areas de
interesse, com instalacaes de maior ntimero de ERB's, por exemplo, ao longo de rodovias,
areas rurais, etc.
A central de comutacao e controle - CCC é o cérebro do sistema, realiza a comutacao
das ligagoes e controla todas as ERB's do sistema.
A mobilidade do usuario e garantida pelo enlace continuo de seu aparelho com a ERB da
célula em que se encontra. Saindo de uma célula e penetrando em outra, o servico a
transferido de uma ERB para a outra (handoff). A capacidade da célula é limitada e
determinada pelo namero de canals de radio disponiveis na ERB.
A ERB é dotada de transmissores, receptores e antenas. As antenas podem ser vistas
vistas no alto de torres ou mastros nas areas de servico. A figura 1.5 apresenta a foto de uma
torre de ERB, com antenas.
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Figura 1.5 - Torre de ERB, com antenas.
As freqiiéncias utilizadas sao reusadas, num planejamento cuidadoso para nao haver
interferéncias entre ERB's. As freqtiéncias alocadas estao agrupadas em bandas e a faixa
inicial alocada ao sen/ico vai de 800 a 890 MHz.
Um sistema analogico, o AMPS, evoluiu para o digital em diferentes tecnologias: TDMA,
GSM, CDMA e W-CDMA.
O telefone celular do assinante, ou terminal movel, nada mais é que um radiotransceptor
portatil, com as caracteristicas de baixa poténcia de emissao e elevada sensibilidade de
recepcao. Transceptor é o equipamento montado com o transmissor e o receptor juntos,
ocupando o mesmo volume.
Mesmo quando nao esta sendo usado, o telefone envia sinais a ERB para informar sua
presenca na célula.
- Conceitos Basicos em Telecomunicacaes Q
Telefone celular A
(radiomével)
Telefone celular B
(radiomovel)
Figura 1.6 - Células com ERB's do sistema de telefonia movel celular.
1.8.4. Sistema de telefonia fixa celular
Trata-se de um sistema radio, semelhante a telefonia mével celular, com terminais sem
fio, porém de uso restrito a uma area especffica. E implantado onde nao é viavel uma rede fixa,
com cabos e fios, ou como um sistema alternativo de telefonia local.
Por force de regulamentacao, a empresa concessionaria do sistema nao pode disponibi-
lizar o acesso do usuario a outras ERB's, para que o sistema nao se transforme na categoria
de movel celular.
1.8.5. Sistema radio em HF (high-frequency)
E um sistema radio monocanal, usado para alcancar longas distancias, geralmente
superiores a 100 quilometros, na faixa de HF, de 3 a 30 MHz, sem o emprego de estacoes
repetidoras. Com estas caracteristicas, operam sistemas militares, navegacao aérea e. mari-
tima e radioamadores, em telegrafia manual (CW), em AM/DSB ou SSB (assunto tratado no
capitulo 5), voz ou dados.
O espectro mencionado também é ocupado por sistemas de radiodifusao em AM, ondas
curtas, com sinais analogicos de voz e masica, com o audio limitado a freqiiéncia de 5 kHz.
As larguras das bandas ocupadas na transmissao sao relativamente estreitas, da ordem
de 3 kHz para as transmissoes em SSB e de 10 kHz para as de radiodifusao, valores
compativeis com as freqtiancias relativamente baixas alocadas para esses tipos de servico. O
CW é pontual, se faz presente na freqi.iéncia de operacao e ocupa um canal estreito da ordem
de 50 Hz.
As poténcias irradiadas vao desde poucos watts e alcancam valores da ordem de
quilowatts.
As antenas mais usadas sao a vertical (omnidirecional), dipolo meia onda e as diretivas
como a r6mbica e a log-periodica (consultar capitulo 8 - Antenas).
26 - - 4-9-Principios de Telecomunicacoes - Teoria e Pratica
\
A irradiacao principal é direcionada para o alto, a regiao externa da Terra denominada
ionosfera, ionizada, distante cerca de 80 quilémetros da superficie terrestre que atua como
camada refletora para a onda de radio. Em funcao do angulo de incidéncia, la onda retorna a
Terra fazendo um salto, mostrado na figura 1.7.
A onda direcionada ao espaco que sofre reflexao na ionosfera e retorna a Terra a
denominada onda ionosférica. Ao retornar a Terra, pode também refletir na superficie
terrestre e voltar novamente a ionosfera. Assim, podem ocorrer diversas reflexoes sucessivas
cu diversos saltos. A figura 1.7 também mostra dois saltos realizados pela onda.
Dois saltos
._ -/ '— Superficie da Terra "' I - it
t. '
' Antena
Afitefla receptora
. transmrssora
Figura 1.7 - Ondas ionosféricas: enlace a um salto e a dois saltos.
A onda ionosférica, quando recebida, sempre esta acompanhada de forte ruido elétrico.
O ruido é reproduzido em audio como chiado e, também, cliques resultantes de descargas
elatricas que ocorrem permanentemente na atmosfera terrestre.
As regioes da Terra em que as ondas nao incidem e, portanto, nao ha recepcao, sao
denominadas areas de siléncio radio ou areas de sombra.
1.8.6. Sistema radio em visibilidade
E um sistema radio, na faixa de microondas, que transporta a informacao a longas
distancias com repeticoes sucessivas do sinal. Para isso sao usadas estacées radior-
repetidoras e antenas instaladas no alto de torres, distantes, em media, 50 quilémetros uma da
outra, para vencer a curvatura da Terra. Do alto da torre, um observador posicionado no lugar
da antena "vé" a outra antena a sua frente, por issoo nome enlace radio em visibilidade ou
microondas em visibilidade.
-- --- - - -- - - { 27
. Conceitos Basicos em Telecomunicacoes
 i
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as 50 Km em méd,i3
Figura 1.8 - Enlaces radio em visibilidade.
Quase sempre, os sistemas em visibilidade transportam uma grande quantidade de
lnformacoes em canals multiplexados (ver capitulo 10) numa Linlca onda portadora. Sistemas
de baixa capacidade em canals podem operar em freqiiénclas mais baixas, por exemplo em
UHF.
Modernamente, enlaces entre pontos dlstantes em até dois qullémetros sem obstrucoes
no percurso podem ser feltos em visibilidade com equipamento transceptor a laser.
Sao consideradas obstrucoes no percurso: as elevacaes naturals do terreno, as
edlficacoes e as florestas que, na trajetorla da onda, dlficultam ou impedem a sua propagacao.
1.8.7. Sistema de comunicacées por tropodlfusao
E um sistema radio, na faixa de 900 MHz a 2 GHz, usado para efetuar o enlace entre
dois pontos dlstantes de 100 até cerca de 400 qullémetros, valendo-se da reflexao das ondas
no alto da troposfera. Uma tinlca onda portadora transporta lnformacées em canals de voz e
dados multiplexados, da ordem de 100 a 300 canals.
Uma expllcacao para o fenomeno da tropodlfusao ou espalhamento troposférlco refere-se
a parte alta da troposfera, reglao compreendlda entre a superficie da Terra e a tropopausa, a
cerca de 10 qullometro de altura, onde existem elétrons em constante agltacao, formando uma
regiao de permanente turbllhonamento (volume comum na figura 1.9), capaz de refletir uma
pequena fracao da energia incidente, irradiada por uma antena transmlssora terrena,em
freqtiancla da faixa menclonada.
28
Principios de Telecomunicacoes - Teoria e Pratica
. . . .. .. . .. . . . .. .;..-.-;-;-;;-;;----;-;-;;;-.--;-;: 1-;-;-;;;-;;;;;;;;;;-;-;;;;.;.;;;-;;;;;;;;;;;;;;;-;;-;;;;-;;;,=;;;:;;;;;;;:;;;;;;;;;-;=;-;; :;.;;;.;;;_z ;_;:5;-5;:;-;-;-;:;:;:;:;:;:;-;:;-;:¢-:;._::: ‘; 4,,.;.;:;;..;.;;;;;;;;'.;;; In!I . .:;-;;;=;;;;;.;-; _;;;_;;;;;;;;:;;;;;-;_;;;_::;: 2 __ _ 2;:_I.__'.___5%:.W..._._._._..,.,:.:_:,::.:.: .. . ._ _.__ __ _ . . . _ .
/+ De 100a4OO Km g +\
A B
Figura 1.9 - Diagrama de um sistema de tropodlfusao.
E um sistema pouco usado em relacao aos demals, mas é eflclente em regloes tecnica-
mente lnvlavels ao emprego de outros tipos de sistemas terrestres, por exemplo, a Reglao
Amazénlca (densa floresta, grandes volumes de agua e grandes distancias entre as cidades).
As emlss6es sao feltas com poténclas que variam de 50 W a 50 kW. As antenas usadas
sao de grande pone e bastante pesadas, podendo chegar a pesar duas toneladas.
A0 contrarlo do sistema em visibilidade, uma antena nao vé a outra e por esta razao as
comunlcacoes troposférlcas sao conhecldas também por comunlcacfies transorizontes.
1.8.8. Sistema de comunlcagées por satélite
Lancado por foguete ou llberado de um veiculo espaclal, o satélite artificial de comuni-
cacoes é colocado em orblta da Terra para receber as ondas de radio emltldas de transmlssores
terrenos e envia-las de volta a Terra, em outra freqiiéncla. Desta forma, o satélite de comunica-
caes nada mais é que uma estacao radlorrepetldora (radio-relay) poslclonada no espaoo, para
llumlnar, com ondas de radio, uma caiota terrestre de extensao consideravel.
O emprego do sistema satélite é recomendavel em paises ou regloes com vasta
extensao territorial, como meio alternatlvo de comunlcacoes.
O acesso ao satélite é maltiplo. De qualquer ponto da area de cobertura do satélite,
podem ser estabelecidos enlaces via satélite entre estacoes terrenas.
Sendo o percurso satélite-Terra llvre de obstrucoes, as transmlssoes podem ser feltas,
relativamente, com pouca poténcla. Geralmente, as antenas sao montadas sobre refletores
parabolicos, para assegurar a dlretlvldade e o elevado ganho da antena. Os dlametros dos
refletores costumam varlar de 60 cm, para recepcao de slnais digitais de televisao, por exemplo,
até 30 m, apllcado em modelo encontrado nos principais centros de comunlcacoes de sistemas
satélites.
I——i—— 29Conceitos Basicos em Telecomunicacoes -(
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Antenas " B B
Estacao terrena A Estacao terrena B
Figura 1.10 - Diagrama basico de um sistema de comunlcacbes por satélite.
O transponder é a unidade radio do satélite, que recebe o sinal captado pela antena,
converte a freqiiéncla, ampllflca em poténcla e devolve a antena. Um satélite costuma ter
varios transponders. A poténcla de transmissao do satélite é da ordem de 10 watts e das
estacoes terrestres bem mais.
Os satélltes estao poslcionados, no espaco, em trés tipos diferentes de orbltas:
Orbita baixa (Leo - low earth orbit), distante da Terra de 150 a cerca de 1.500
qullometros.
Satélites em Leo levam até cerca de 100 mlnutos para completar uma volta em torno
da Terra. Nessa orbita sao encontrados, em diferentes pianos, por exemplo, os
satélltes de sistemas de telefonia movel.
Orblta média (Meo - medium earth orbit), distante da Terra de 20.000 a 25.000
qullametros.
Nesta sltuacao os satélites levam de 5 a 12 horas para percorrer a orblta. Em Meo
sao encontrados, por exemplo, satélltes do sistema GPS - sistema de poslclona-
mento global.
Orbita geossincrona (Geo) ou clnturao de Clarke (Arthur C.), no piano do equador
terrestre, a 36.000 qullometros de distancla da Terra. Em Geo o satélite permanece
parado no espaco, sobre um ponto fixo da Terra, acompanhando-a em seu
movlmento de. rotacao. Por este motivo o satélite é denomlnado geoestacionario ou
geossincrono.
Em Geo encontram-se os satélltes doméstlcos de comunlcaooes de diversos paises,
inclusive do Brasil.
30 ---—---.-..-—-.-.--.-—.-.-----__ Principios de Telecomunicacoes - Teoria e Pratica
r
Um satélite de comunlcacaes geoestacionario tlplco funclona com 24 transponders e
mais sels de reserva, totallzando 30 transponders. Um transponder costuma ter uma banda
B = 36 MHz, que permite a operacao com cerca de 900 canals analogicos de voz
multiplexados ou apenas um canal analogico de televlsao e, se em comunlcacoes digitais, da
ordem de 120 Mblts/s de trafego ou cinco canals de televisao.
As freqiiénclas de operacao sao de 6 GHz para transmissao terrena ao satélite e 4 GHz
do satélite para a Terra. A referéncla usual das freqtiénclas é escrlta na forma 4/6 GHz (desce
na menor e sobe na maior freqiiéncla). Outras falxas de freqtiéncias disponiveis sao: 7/8,
10/12, 12/14, 14/18, 20/27 GHz.
O tempo de vida dtll de um satélite varla de oito a dez anos, em funcao de diversos
fatores, como a duracao da baterla e o funcionamento dos transponders.
Um sistema satélite doméstico geralmente opera com o mlnimo de dois satelltes.
Sistemas de telefonia movel operam com mais de 60 satélltes glrando em volta da Terra, em
orbltas dlstintas.
A enorme quantldade de satélltes lancados, em operacao ou ja lnatlvos, constltul um
sério problema. Desde o Sputnik, da entao Uniao Sovlétlca, o primeiro satélite a entrar em
érblta, em 1957, até os dias de hoje, ja houve mais de 27.000 lancamentos de satélites e
espaconaves. O destlno final desses objetos espaclals, alguns pesando toneladas, é o retorno
a Terra para os de baixa altitude, que lncandescem "la reentrada da atmosfera e se
fragmentam, enquanto para os de orbltas mais elevadas, é ficar a derlva e lngressar no time do
"ferro velho espacial".
1.8.9. A Internet
A famosa rede mundlal de computadores www - world wide web, Internet, funclona
como um amplo e complexo sistema lnternacional de comunicacoes digitais.
Uma rede deve ser entendlda como a infra-estrutura do sistema de comunlcacbes.
O equipamento terminal é o computador pessoal - PC (Personal Computer) e o acesso
a rede a feito através de um provedor ao qual o PC se llga por fio (linha telef6nica ou