Temporada I - Introdução à comunicação sem fio

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Introdução à comunicação sem fio
APRESENTAÇÃO
O número de dispositivos móveis aumentou consideravelmente nos últimos anos, os quais se tor
naram cada vez mais comuns no dia a dia das pessoas. Isso fez com que as indústrias buscassem 
melhoria de potência e capacidade desses dispositivos, especialmente para acesso a conteúdos n
a Internet.
Além disso, a Internet das Coisas (IoT), onde todo e qualquer dispositivo têm conectividade e pr
ocessamento, mesmo que simples, faz com que dispositivos comuns, como televisão e a geladeir
a, passem também a fazer parte de uma rede, como nós. Isso faz com que os dispositivos de infr
aestrutura de rede passem a exigir cada vez mais recursos. 
Nesta Unidade de Aprendizagem, você irá entender mais sobre a relação da frequência com o ta
manho de onda, assim como a distância de transmissão e a velocidade dessa transmissão, bem c
omo diferenciar os tipos de antenas isotrópicas e anisotrópicas, esclarecendo sobre o ganho e a p
olarização de antenas.
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Explicar o espectro eletromagnético (EEM) e a transmissão de dados.•
Diferenciar os tipos de antenas.•
Discutir ganho e polarização em antenas.•
DESAFIO
O alcance das antenas e a forma de comunicação entre elas são importantes para determinar o al
cance de possíveis pontos cegos na conexão. As empresas, quando instalam uma antena, analisa
m o ambiente para planejar o escopo do projeto e adicionar a melhor antena para a área em quest
ão.
Acompanhe a seguinte situação:
Você foi encarregado de resolver essa questão. Então, qual seria o projeto de instalação das ante
nas para que a maior parte da cidade seja abrangida e o sinal esteja disponível para todos os mor
adores? Nesse caso, não precisa considerar custos financeiros, mas apenas o fato de que o projet
o das antenas seria de extrema importância para o município.
INFOGRÁFICO
As ondas eletromagnéticas utilizadas para comunicações sem fio representam a energia conduzi
da através do espaço, na velocidade da luz, em forma de campo elétrico e magnético. O número 
de energia ligada a uma onda eletromagnética depende muito da frequência, que é medida pela q
uantidade de ciclos por segundo. 
No Infográfico, veja o EEM, incluindo uma ilustração de como é conceituado no meio da área fí
sica, e como ele pode ser entendido como um retrato da natureza. Traz também o entendimento 
de como é possível o sinal de wi-fi ser propagado no ambiente. 
CONTEÚDO DO LIVRO
O uso da tecnologia é algo que veio para ficar. A cada dia, as pessoas e as organizações se torna
m mais dependentes da tecnologia e essa evolução traz grandes ganhos para todos os setores. A 
comunicação é indispensável em nossas vidas, pois tudo gira em torno de uma boa comunicaçã
o. Sendo assim, utilizar cabos e fios para a troca de informações entre dispositivos é algo dispen
sável, pois vive-se em um mundo movido à praticidade, em que a cultura do imediatismo é cada 
vez mais presente.
No capítulo Introdução à comunicação sem fio, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, vo
cê verá alguns conceitos sobre comunicação sem fio, a relação entre o EEM e a transmissão de d
ados, bem como aprenderá a diferenciar os tipos de antenas e também entenderá sobre os ganhos 
e a polarização em uma antena.
Boa leitura.
REDES SEM FIO
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
 > Explicar o espectro eletromagnético e a transmissão de dados.
 > Diferenciar os tipos de antenas.
 > Discutir ganho e polarização em antenas.
Introdução
A comunicação sem fio é uma das áreas que mais apresenta crescimento com 
a evolução tecnológica, já que a necessidade de se comunicar e transferir 
informações a qualquer momento se intensificou muito. Neste capítulo, você 
vai estudar os conceitos de comunicação sem fio, espectro eletromagnético 
e transmissões de dados, além de conferir como se diferenciam os tipos de 
antenas, seu ganhos e polarizações.
Comunicação sem fio: 
espectro eletromagnético
A comunicação sem fio, geralmente, funciona por meio de sinais eletromag-
néticos transmitidos por dispositivos habilitados no ar, ambiente físico ou 
atmosfera. Essa comunicação ocorre quando o destino ou dispositivo inter-
mediário receptor (que é capaz de propagar sinais sem fio) captura os sinais 
e cria uma ponte de comunicação sem fio entre os dispositivos de origem e 
destino. Alguns exemplos de sistemas de comunicação sem fio são o sistema 
Introdução à 
comunicação sem fio
Juliane Adelia Soares
de telefonia móvel, Bluetooth, WLAN (Wireless Local Area Network), sistema 
de posicionamento global (GPS), entre outros.
Rochol (2018) apresenta no Quadro 1 o histórico da transmissão sem fio, 
citando as principais etapas da sua evolução.
Quadro 1. Histórico da comunicação sem fio
Ano Cientista ou projeto Evento marcante
1873 James Clark Maxwell Publicação de A Treatise of Electricity and 
Magnetism. Equações de Maxwell da teoria 
eletromagnética.
1886 Heinrich Rudolf Hertz Demonstração da existência de ondas 
eletromagnéticas. Velocidade da 
propagação.
1893 Pe. Roberto Landell de 
Moura
Primeira radiotransmissão da voz humana, 
em Porto Alegre, entre o bairro Medianeira e 
o morro Santa Teresa.
1899 Guglielmo Marconi Primeira transmissão de código Morse entre 
Canal da Mancha, Inglaterra e França.
1907 Lee de Forest Primeira transmissão de radiodifusão 
comercial utilizando válvula eletrônica tipo 
tríodo, em Nova York.
1922 Edgard 
Roquette-Pinto
Primeira estação de radiodifusão brasileira, 
Rádio Sociedade do Rio de Janeiro.
1927 Philo Taylor 
Fornsworth
Primeiro sistema de televisão totalmente 
eletrônico baseado em imagens 
digitalizadas e feixe de elétrons.
1958 Projeto SCORE-NASA Primeiro satélite de comunicação — 
Signal Communications by Orbital Relay 
Equipment (SCORE).
1962 TELSTAR-NASA Satélite de retransmissão envia sinal de TV 
da Olimpíada de Tóquio (1962).
1965 COMSAT-Early Bird Satélite comercial de comunicação — 
Communications Satellite Corporation 
(COMSAT).
1976 MARISAT Primeiro satélite de comunicação de 
telefonia móvel marítima — Maritime 
Telecommunication Satellites (MARISAT).
(Continua)
Introdução à comunicação sem fio2
Ano Cientista ou projeto Evento marcante
1978 American Mobile 
Phone System (AMPS)
Sistema experimental de telefonia celular de 
primeira geração (1G).
1991 Global System Mobile 
(GSM)
Sistema de telefonia europeu baseado em 
TDM, que se tornou padrão mundial.
1997 Padrão IEEE 802.11 Primeira rede local sem fio (WLAN) de 2 
Mbits/s, também conhecida como consórcio 
Wi-Fi.
1999 GSM 3G com WCDMA 
(UMTS)
Padrão de telefonia celular mundial que 
utiliza General Packet Radio Service (GPRS) 
e transmissão CDMA.
2000 IMT 2000 International 
Mobile Telecom 
— 2000
IMT-2000, padrão global para a terceira 
geração (3G) de comunicação sem fio, 
definido pelo ITU-T.
2005 Padrão IEEE 802.16 Rede metropolitana sem fio móvel (WMAN), 
também chamada WiMAX pelos fabricantes.
2008 Long Term Evolution 
(LTE) 3GPP
Padrão de rede celular de banda larga móvel 
de 4G com taxa > 100 Mbits/s e mobilidade 
de 350 km/h.
2008 WiMAX 4G — 
Comunicação móvel 
de quarta geração
Padrão de banda larga de 4G baseado no 
padrão IEEE 802.16.
Fonte: Adaptado de Rochol (2018).
É possível observar que a primeira publicação sobre comunicação sem fio 
iniciou no século XIX, em 1873 e, a partir disso, os estudos foram evoluindo e 
seguem em evolução constante. Anusha (2017) apresenta algumas vantagens 
e desvantagens desse tipo de comunicação.
A transmissão e a recepção dos sinais ocorrem com antenas. Essas an-
tenas são dispositivos elétricos que realizam a transformação dos sinais 
elétricos em sinais de radiofrequência na forma de ondas eletromagnéticas 
(EM), podendo ocorrer a transformação de modo inverso também. Essas 
ondas eletromagnéticas são eficientes para transmissões de longa e curta 
distância (ANUSHA, 2017).
(Continuação)
Introdução à comunicação sem fio3
Quadro 2. Vantagens e desvantagens da comunicação sem fio
Va
nt
ag
en
s
Custo
Instalar toda a estrutura de cabos para uma rede com 
fio é um trabalho difícil e demorado, além de ter um alto 
custo, principalmente para grandes redes. Dessa forma, 
não existir a necessidade de utilizar cabos para uma 
rede reduz o custo geral do sistema.
Mobilidade
Essa é a principal vantagem de um sistema de 
comunicação sem fio, pois oferece liberdade, sendo 
possível utilizar os dispositivos em qualquer local, desde 
que possua conexão disponível.
Facilidade de 
instalação
Considerando o mesmo argumento do custo reduzido, 
o fato de não necessitar de toda a instalação de cabos 
em uma rede sem fio torna sua configuração muito mais 
simples e rápida, quando comparada a uma rede com fio.
De
sv
an
ta
ge
ns Interferência
Para uma comunicação sem fio, os sistemas utilizam 
espaço aberto como meio de transmissão de sinais; 
por isso, é possível que os sinais de rádio sofram 
interferência ou interfiram em outros sinais.
Segurança
A segurança de dados é uma das principais 
preocupações da comunicação sem fio, pois pela 
utilização do espaço aberto as transmissões podem ficar 
mais vulneráveis a ataques maliciosos.
Fonte: Adaptado de Anusha (2017).
Um sistema de comunicação sem fio é dividido em transmissor, canal e 
receptor, conforme a Figura 1.
Figura 1. Diagrama de blocos comunicação sem fio.
Fonte: Adaptada de Anusha (2017).
Informação
Informação
estimada
Codificação
da fonte
Decodificação
da fonte
Codificação
de canal
Decodificação
de canal
Criptografia
Descriptografia
Modulação
Demodulação
Multiplexação
Desmulti-
plexação
Canal
sem fioCanal
Caminho de Recepção
Caminho de Transmissão
Introdução à comunicação sem fio4
A Figura 1 mostra o caminho percorrido pelos dados transmitidos a partir 
do envio pelo transmissor até a chegada ao receptor. A informação enviada 
passa por um codificador de fonte, que realiza a conversão do sinal para 
uma forma adequada para aplicação das técnicas de processamento de sinal. 
O sinal, então, é criptografado, de modo a protegê-lo, evitando acessos não 
autorizados. Após isso, é realizada a codificação do canal para reduzir ruídos 
e interferências de sinais. Em seguida, o sinal é modulado com técnicas de 
modulação adequadas, ou seja, a onda portadora é modificada de acordo com 
a mensagem que está sendo transmitida para facilitar o envio do sinal. Esse 
sinal modulado é multiplexado com outros sinais, o que permite o envio de 
vários sinais simultaneamente, de modo a compartilhar a largura de banda, 
utilizando multiplexação por divisão de tempo — Time Division Multiplexing 
(TDM) — ou multiplexação por divisão de frequência — Frequency Division 
Multiplexing (FDM).
O canal é o meio pelo qual ocorre a transmissão do sinal. Após o envio 
do sinal pelo transmissor e todo o processo que ocorre durante o caminho, 
o receptor, ao coletar o sinal do canal, realiza o processo inverso. O desmulti-
plexador separa o sinal recebido dos demais sinais. Após isso, o sinal é demo-
dulado, e o sinal de mensagem retorna ao original. O decodificador de canal 
remove os bits redundantes da mensagem, o sinal passa pela descriptografia, 
removendo a segurança que o transmissor impôs e, por fim, é decodificado e 
recupera a mensagem original, chegando ao receptor (ANUSHA, 2017).
Rochol (2018, p. 44) afirma que:
[…] o canal físico de radiofrequência é definido como uma porção limitada do es-
pectro de frequências que, em sistemas sem fio, se situa em uma faixa do espectro 
eletromagnético — conjunto de ondas formadas de diferentes comprimentos de 
ondas e frequências — que vai desde alguns Hz até 300 GHz, denominada faixa 
de radiofrequências.
O envio dos dados entre transmissor e receptor se dá pelo canal de radio-
frequência. Os sinais são aplicados em uma antena que faz a irradiação do 
sinal segundo uma onda eletromagnética, que vai até a antena do receptor. 
Antena de transmissão, antena de recepção e largura de banda do canal 
formam o canal de radiofrequência. 
O espectro diz respeito às frequências de rádio invisíveis responsáveis 
pela passagem dos sinais sem fio. As frequências utilizadas pela comunica-
ção sem fio são apenas parte do espectro eletromagnético. Suas partes são 
agrupadas em bandas de acordo com o comprimento de onda, que se refere 
à distância em que a forma da onda se repete. A parte do espectro utilizada 
Introdução à comunicação sem fio 5
para sistemas de comunicação sem fio varia de 1 KHz a 100 GHz. Frequência, 
velocidade de propagação no espaço da onda eletromagnética e comprimento 
da onda são inter-relacionadas (ROCHOL, 2018). A Figura 2 mostra a localização 
de um canal de radiofrequência dentro de um espectro eletromagnético.
Figura 2. Canal de radiofrequência no espectro eletromagnético.
Fonte: Adaptada de Rochol (2018).
Designação (ITU)
ULF Ultra Low Frequency
VLF Very Low Frequency
LF Low Frequency
MF Medium Frequency
HF High Frequency
VHF Very High Frequency
UHF Ultra High Frequency
SHF Super High Frequency
EHF Extremely High Frequncy
Frequência [Hz]
300 Hz a 3.000 Hz
3 kHz a 30 kHz
30 kHz a 300 kHz
300 kHz a 3.000 kHz
3 MHz a 30 MHz
30 MHz a 300 MHz
300 MHz a 3.000 MHz
3 GHz a 30 GHz
30 GHz a 300 GHz
Comprimento de onda
1.000 km a 100 km
100 km a 10 km
10 km a 1 km
1 km a 100 m
100 m a 10 m
10 m a 1 m
1 m a 10 cm
10 cm a 1 cm
1 cm a 1 mm
Observe a Figura 2. As frequências são o número de oscilações por segundo 
de uma onda eletromagnética e são medidas em Hz. A distância entre dois 
pontos, máximos ou mínimos, consecutivos é o comprimento da onda. Todas 
as ondas eletromagnéticas quando no vácuo viajam na mesma velocidade, 
independentemente de sua frequência, na chamada velocidade da luz, sendo 
cerca de 30 cm por nanossegundo (TANENBAUM; WETHERALL, 2011).
As bandas de frequência listadas são Ultra Baixa Frequência (ULF), Muito 
Baixa Frequência (VLF), Baixa Frequência (LF), Média Frequência (MF), Alta 
Frequência (HF), Muito Alta Frequência (VHF), Ultra Alta Frequência (UHF), 
Super Alta Frequência (SHF), Extrema Alta Frequência (EHF). Elas se baseiam 
pela frequência e pelo comprimento da onda. Observe que quanto mais alta 
é a frequência, menor é a distância de transmissão percorrida.
O volume de informações que pode ser transportado depende da potência 
que está sendo recebida, o que está ligado diretamente à largura de banda. 
A largura de banda é o intervalo da frequência ocupado por um sinal no es-
pectro e pode ser calculada pela diferença entre a maior e a menor frequência 
do sinal (conforme é possível observar na Figura 2). 
Introdução à comunicação sem fio6
Saiba mais sobre o início da história da comunicação sem fio buscando 
em seu navegador o artigo “Como começou essa história de transmitir 
informações sem fio”, de Adam Clark Estes.
Na próxima seção, você conhecerá os tipos de antenas utilizadas para 
sistemas de comunicação sem fio.
Antenas para comunicação sem fio
As antenas são pontos primordiais para o funcionamento do sistema de 
comunicação sem fio, já que por elas os sinais são propagados. Antena é 
um condutor elétrico ou um sistema de condutores que têm como função 
irradiar energia eletromagnética ou realizar a coleta dessa energia. Para 
que os sinais sejam transmitidos, a energia elétrica de radiofrequência que 
sai do transmissor é convertida em energia eletromagnética pela antena 
e propagada para o ambiente, sendo atmosfera, espaço e água. Quando a 
antena recebe o sinal, ocorre o processo inverso, a energia eletromagnética 
é convertida em energia elétrica de radiofrequência e concedida ao receptor 
(STALLINGS; BEARD, 2016).
Portanto, as antenas são dispositivos capazes de irradiar ondas eletromag-
néticas para o espaço seguindo uma direção e uma potência determinadas, 
percorrendo a trajetória que apresentar a menor perda de potência, de modo 
a propagar os sinais com as melhores condições possíveis até o receptor em 
questão (ROCHOL, 2018).
Antena isotrópicaStallings e Beard (2016) afirmam que uma antena irradia energia em todas 
as direções, mas geralmente não apresenta de forma igualitária um bom 
desempenho em todas elas. Dessa forma, para caracterizar o desempenho 
de uma antena, é comum a utilização de um padrão de radiação. Tal padrão 
é uma representação gráfica das propriedades de radiação de uma antena, 
conforme as coordenadas espaciais. O padrão de radiação utilizado é virtual, 
ou seja, não dispõe de existência física real, chamado antena isotrópica.
Introdução à comunicação sem fio 7
De acordo com o dicionário Michaelis, isotrópico significa “[…] dotado de 
propriedades físicas iguais em todas as direções” (ISOTRÓPICO, 2021, docu-
mento on-line). Uma antena isotrópica é um ponto no espaço que possui a 
capacidade de irradiar energia em todas as direções com a mesma potência. 
A Figura 3 mostra o padrão para uma antena isotrópica.
Figura 3. Padrão de antena isotrópica.
Fonte: Rochol (2018, p. 47).
Observe como funciona o padrão de uma antena isotrópica, com a mesma 
irradiação para todas as direções, horizontal e verticalmente. Stallings e Beard 
(2016, p. 158) explicam que “[…] a distância da antena a cada ponto no padrão 
de radiação é proporcional à potência irradiada da antena naquela direção”. 
Rochol (2018) apresenta as equações utilizadas para definir o padrão de 
radiação isotrópico. A Equação 1 mostra que, pelo princípio da conservação 
da energia, Pt se refere à potência total irradiada pela antena, densidade 
de potência ϕ por unidade de área de uma esfera de raio d, que se encontra 
centrada na origem do sistema de coordenadas, onde 4πd2 representa a 
superfície da esfera de raio d:
Introdução à comunicação sem fio8
=
4 2
 
A Equação 2 é utilizada para definir a quantidade de potência irradiada 
que chega ao receptor; onde Pr (potência recebida pela antena receptora) 
é calculada partindo do conceito de área efetiva de absorção Ae da antena, 
que está relacionada ao tamanho físico da antena e ao seu formato:
= ∙ =
4 2
 
A Equação 3 é referente ao valor da eficiência da antena η que está relacio-
nada à sua área física A e à sua área efetiva Ae; η indica o valor de conversão 
da radiação eletromagnética pela antena receptora:
= 
A Equação 4 indica a área efetiva de uma antena isotrópica Aiso; onde λ é 
o comprimento de onda da radiação:
= =
2
4
 
A Equação 5 mostra que a Equação 4 pode ser substituída na Equação 2, 
gerando relação entre potência recebida Pr e potência transmitida Pt em um 
par de antenas isotrópicas:
=
4 2
=
4 2
2
4
=
4
2
= ( (
Introdução à comunicação sem fio 9
Por fim, a Equação 6 define o valor de potência perdida em um percurso 
de espaço livre:
= =
4
2
 ( (
Chen e Luk (2009) afirmam que fisicamente uma antena isotrópica não 
pode existir, pois não é possível que seu campo de radiação seja consistente 
em todas as direções simultaneamente. Dessa forma, a radiação isotrópica é 
utilizada como base de comparação para calcular a diretividade das antenas 
físicas. 
Antena anisotrópica
As antenas físicas são anisotrópicas, ou seja, não irradiam de forma igualitária 
em todas as direções. De acordo com Rochol (2018), elas são divididas em 
antenas omnidirecionais e direcionais.
As antenas omnidirecionais são projetadas para irradiar sinais em todas 
as direções. Como dito anteriormente, não é possível que uma antena física 
irradie sinais em todas as direções com a mesma intensidade simultaneamente, 
devido a restrições na eficácia da construção e do material. De acordo com 
Chen et al. (2016), uma antena omnidirecional irradia energia de ondas de 
rádio de maneira uniforme em todas as direções, mas a potência irradiada 
vai diminuindo contra os ângulos de elevação acima ou abaixo do plano e 
chegando a zero no eixo da antena. Cisco (2007) alega que essas antenas 
fornecem padrão de radiação horizontal de 360 graus e são utilizadas quando 
existe a necessidade de uma cobertura mais ampla para todas as direções. 
Antenas dipolo são as antenas omnidirecionais mais simples e mais utiliza-
das. Possuem dois condutores de uma linha de transmissão, com alimentação 
central de radiofrequência. São balanceadas, pois bilateralmente simétricas. 
Dispositivos móveis necessitam de antenas dipolo, já que não é possível 
saber onde estará o próximo ponto de acesso para conectividade durante 
sua locomoção, podendo estar em qualquer direção. Entretanto, antenas 
omnidirecionais podem sofrer maiores interferências e ruídos, além de ter 
menor intensidade de sinal.
Elas podem ser orientadas de modo horizontal, vertical ou em inclinação. 
Podem ser dipolos de meia onda ou dipolos de um quarto de onda. Dipolos 
de meia onda (Figura 4) consistem em dois condutores colineares retos com 
Introdução à comunicação sem fio10
o mesmo comprimento, separados por uma lacuna, cada um deles medindo 
um quarto de onda de radiofrequência. O comprimento total dessa antena 
é a metade do comprimento de onda do sinal, podendo ser transmitido de 
forma mais eficiente. 
Uma antena dipolo de meia onda irradia 2,15 dBi (i indica que o ganho é 
relativo à antena isotrópica), no máximo, perpendicular ao seu eixo, tendo 
seu ângulo de elevação fora da borda da antena. Por possuir um design 
simples, ele é adequado para uso como elemento em antenas complexas, 
como parabólicas (DATA-ALLIANCE, c2021). 
Figura 4. Antena dipolo meia onda.
Fonte: Stallings e Beard (2016, p. 159).
Uma antena dipolo de um quarto de onda (Figura 5) possui um único con-
dutor, medindo um quarto da onda de radiofrequência irradiada. Essa antena 
é aterrada, podendo ser em terra real ou aterramento simulado, em casos 
de antenas móveis ou com mastros altos. Dessa forma, causa reflexão no 
solo, criando uma imagem espelhada. Isso faz com que essa antena produza 
uma alimentação de baixa impedância (cerca de 20 ohms), ou seja, a corrente 
elétrica atravessa com facilidade (DATA-ALLIANCE, c2021).
Figura 5. Antena dipolo um 
quarto de onda.
Fonte: Stallings e Beard (2016, 
p. 159).
Introdução à comunicação sem fio 11
Essas antenas irradiam frequências MF (média frequência), HF (alta fre-
quência) e VHF (muito alta frequência). Antenas direcionais, como o nome 
já diz, direcionam a energia da radiofrequência em uma direção específica. 
Concentrando a capacidade de transmissão ou recepção em determinada 
direção, o uso dessas antenas em redes sem fio permite maior número de 
transmissões simultâneas de um par de nós de comunicação. Desse modo, 
há menos interferências de outras transmissões, além de um alcance de 
transmissão mais longo, quando comparadas às antenas omnidirecionais 
(DAI et al., 2013).
As antenas direcionais são utilizadas em sistemas de satélites e enla-
ces de rádio fixos, apresentando radiovisibilidade ou Linha de Visão (LOS). 
A LOS se define por possuir uma visão clara entre transmissor e receptor, sem 
obstruções. A antena parabólica é um destaque entre as antenas direcionais 
(ROCHOL, 2018). 
A Figura 6 apresenta a irradiação de potência elipsoide. A elipsoide de 
Fresnel auxilia na propagação de sinal livre de interferência por reflexões e 
multipercurso. A concepção de elipsoide foi dada por Ausgustin-Jean Fres-
nel, indicando que, para a propagação de frente de onda, vindas de uma 
antena transmissora, considerando após determinado tempo ou distância 
de propagação, ocorre um espalhamento esférico natural de raio r. Nesse 
caso, cada ponto da esfera é um radiador infinitesimal, radiando em fase e 
resultando na formação de uma onda espacial que atingirá um dado ponto 
P em uma distância d.
Figura 6. Padrão de irradiação em antena parabólica.
Fonte: Rochol (2018, p. 49).
Introdução à comunicação sem fio12
Na Figura 6, a largura do feixe da antena é o ângulo ψ formado pelas duas 
linhas que saem do foco e cortam a elipsoide, onde a potência caiu 3dB em 
relação à potência máxima correspondente ao eixo do lóbulo principal.
As antenas físicas nem sempre possuem alinhamento perfeito na direção 
doganho máximo situado sobre o eixo da antena, porém, para que uma 
antena atinja sua potência máxima, é preciso que os eixos das duas antenas 
(transmissora e receptora) estejam sobre a mesma reta (ROCHOL, 2018).
Antenas: ganho e polarização
Uma antena fornece ao sistema de comunicação sem fio três propriedades: 
ganho, direção e polarização. O ganho se refere à medida do aumento da 
potência, ou seja, é a quantidade de aumento na energia que uma antena 
adiciona a um sinal de radiofrequência. A direção “[…] é a forma do padrão de 
transmissão. Enquanto o ganho de uma antena direcional aumenta, o ângulo 
da radiação normalmente diminui. Isso fornece cobertura maior, mas em um 
ângulo de cobertura reduzido” (CISCO, 2007, documento on-line). A polarização, 
por sua vez, é a orientação física do elemento na antena, responsável pela 
emissão da energia de radiofrequência (CISCO, 2007).
Definem-se a relação entre a potência de saída de uma antena em uma 
direção estipulada e a potência que uma radiação isotrópica equivalente 
irradia. Rochol (2018) afirma que o ganho de uma antena é uma relação de 
potências, podendo ser expresso em dBi (i para indicar que são decibéis 
relativos a uma antena isotrópica). Então, define-se o ganho de potência da 
antena de transmissão Gt(ϕ, θ), conforme Equação 7:
( , ) =
Densidade de potência na direção ( , )
Densidade de potência de uma antena isotrópica
 
Define-se também o ganho de potência da antena de recepção Gr(ϕ, θ) 
seguindo a Equação 8: 
( , ) =
Área efetiva na direção ( , )
Área efetiva de uma antena isotrópica
 
Introdução à comunicação sem fio 13
O aumento da potência irradiada em uma direção, consequentemente, 
diminui a potência irradiada nas demais direções. Stallings e Beard (2016) 
observam que o ganho de uma antena não está relacionado à obtenção de uma 
maior potência de saída do que potência de entrada, mas à direcionalidade 
da antena. O ganho da antena está diretamente ligado à sua área efetiva. 
A área efetiva está relacionada ao tamanho físico e ao formato da antena.
Rochol (2018, p. 51) afirma que, na maioria das aplicações, é possível 
considerar “[…] as antenas de transmissão e recepção idênticas e perfeita-
mente alinhadas segundo os seus eixos de radiação e recepção máxima”. 
Com isso, pode-se reduzir as Equações 7 e 8 em uma equação genérica G, 
sendo a função da área efetiva da antena relacionada com a área da antena 
isotrópica, conforme Equação 9:
= =
4
2
=
4
2
2
 
onde:
 � G é a razão de ganho da antena, não sendo em dBi;
 � Ae é a área efetiva da antena de recepção;
 � Aiso é a área do radiador isotrópico em qualquer das direções;
 � f é a frequência da portadora;
 � c é a velocidade da luz (299.345,72 km/s);
 � λ é o comprimento de onda da portadora.
Para expressar o ganho da antena em dBi, indica-se que esse ganho é 
relativo ao radiador isotrópico a partir da Equação 10:
G(dBi) = 10 log G[dBi]
Considere, conforme Rochol (2018), uma antena parabólica com diâ-
metro de 4 m, eficiência η = 0,56 e frequência de 6,45 GHz. Diante 
dessas informações, é possível calcular a área efetiva e o ganho dessa antena. 
Considere que a área da parabólica é A = πd2 ou A = 4π. Sabemos que A = ηA, 
ou A = 0,56 · 4π = 7,03 m². A razão do ganho, não sendo em dBi, é apresentada 
na equação:
Introdução à comunicação sem fio14
= = 7,03
4
2
=
88,34
0,002
= 4.4148 ( (
E, sendo o ganho em dBi, temos a equação:
G(dBi) = 10 log (44148) = 46,45 dBi
Já a polarização pode ser definida como a direção em que o campo elétrico 
de uma onda de radiofrequência oscila enquanto se propaga. A polarização 
deve ser observada a partir do transmissor de sinal, para que ele seja o 
ponto de referência. Ela é quem determina a eficiência com que a radiação 
eletromagnética é transmitida ou recebida pela antena (MIMOSA, c2021).
Os planos de propagação dependem do formato físico da antena. A onda 
irradiada pode ser polarizada de dois modos: linear e circular. A polarização 
linear pode ser vertical ou horizontal. Todos os campos oscilam em uma 
direção em um lugar fixo no espaço ao longo do tempo, ou em um tempo fixo 
na distância. A maioria das antenas produz ou recebe apenas uma polarização 
(ROCHOL, 2018). Observe na Figura 7 uma polarização linear vertical de onda 
gerada a partir de um dipolo de meia onda alinhada segundo o eixo z.
Figura 7. Polarização linear vertical.
Fonte: Rochol (2018, p. 52).
Introdução à comunicação sem fio 15
Na polarização circular, ondas eletromagnéticas podem ser decompostas 
em duas ondas, cada uma a 45 graus em relação ao vetor original, e ambas 
separadas por 90 graus, ortogonais. Caso um dos componentes ortogonais 
se desloque, o vetor parecerá girar em um tempo ou distância fixa. A po-
larização circular pode girar à esquerda (sentido anti-horário) ou à direita 
(sentido horário) (MICROWAVES101, c2021). A Figura 8 mostra um exemplo de 
antena parabólica com polarização circular, onde o vetor do campo elétrico 
propaga-se segundo o eixo x, no sentido anti-horário.
Figura 8. Polarização circular.
Fonte: Rochol (2018, p. 53).
Referências
ANUSHA. Wireless communication: introduction, types and applications. [S. l.]: Elec-
tronics Hub, 2017. Disponível em: https://www.electronicshub.org/wireless-commu-
nication-introduction-types-applications. Acesso em: 6 dez. 2020.
CHEN, Z. N. et al. Handbook of antenna technologies. Singapore: Springer, 2016.
CHEN, Z. N.; LUK, K.-M. Antennas for base stations in wireless communications. New 
York: McGraw-Hill, 2009.
CISCO. Antena omni vs. antena direcional. [S. l.]: Cisco, 2007. Disponível em: https://
www.cisco.com/c/pt_br/support/docs/wireless-mobility/wireless-lan-wlan/82068-
-omni-vs-direct.html. Acesso em: 10 dez. 2020.
Introdução à comunicação sem fio16
DAI, H.-N. et al. An overview of using directional antennas in wireless networks. Int. J. 
Commun. Syst., v. 26, p. 413-448, 2013.
DATA-ALLIANCE. Omni-directional antennas: dipole / rubber duck. Nogales: Data Alliance, 
c2021. Disponível em: https://www.data-alliance.net/omni-directional-antennas-
-dipole/. Acesso em: 8 dez. 2020.
ISOTRÓPICO. In: MICHAELIS: dicionário brasileiro da língua portuguesa. São Paulo: 
Melhoramentos, 2021. Disponível em: https://michaelis.uol.com.br/busca?r=0&f=0&
t=0&palavra=isotr%C3%B3pico. Acesso em: 13 jan. 2021.
MICROWAVES101. Polarization. Tucson: Microwaves101, c2021. Disponível em: https://
www.microwaves101.com/encyclopedias/polarization. Acesso em: 11 jan. 2021.
MIMOSA. Antenna polarization basics. [S. l.]: Mimosa, c2021. Disponível em: https://
mimosa.co/white-papers/antenna-polarization. Acesso em: 11 jan. 2021.
ROCHOL, J. Sistemas de comunicação sem fio: conceitos e aplicações. Porto Alegre: 
Bookman, 2018.
STALLINGS, W.; BEARD, C. Wireless communication networks and systems. Hoboken: 
Pearson, 2016.
TANENBAUM, A. S.; WETHERALL, D. Redes de computadores. 5. ed. São Paulo: Pearson, 
2011.
Leitura recomendada
ESTES, A. C. Como começou essa história de transmitir informações sem fio. New York: 
Gizmodo, 2018. Disponível em: https://gizmodo.uol.com.br/como-comecou-essa-
-historia-de-transmitir-informacoes-sem-fio/. Acesso em: 13 jan. 2021.
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Introdução à comunicação sem fio 17
DICA DO PROFESSOR
A comunicação sem fio depende do EEM para transmitir os dados e informações de uma área pa
ra a outra. Essas informações são transmitidas por antenas. Há diversos tipos de antenas disponí
veis, cada uma com características e objetivos específicos. 
Na Dica do Professor, você vai entender um pouco mais sobre as antenas e os tipos de dados qu
e elas transmitem e tambémvai saber como ocorrem a transmissão e o alcance das ondas.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do vídeo ou clique no código para acessar.
EXERCÍCIOS
1) Uma das áreas que mais têm avançado no campo da tecnologia da informação (TI) é 
a comunicação sem fio, já que a tecnologia faz parte da rotina diária das organizaçõe
s de maneira cada vez mais acentuada. 
 
A respeito das vantagens e desvantagens da comunicação sem fio, escolha a alternativ
a correta:
A) 
Uma das vantagens da comunicação sem fio é a capacidade de segurança que ela oferece, s
endo as suas transmissões altamente seguras.
B) 
O custo para a instalação da comunicação sem fio ainda é alto na soma total do sistema, qu
ando comparado à estrutura de cabos, tornando-se uma desvantagem.
C) 
Por não ser necessária a instalação de cabos em uma rede sem fio, a sua configuração é ma
is simples e também mais ligeira do que a rede com fio.
D) 
Na rede de comunicação sem fio, o espaço para a transmissão dos sinais é fechado e, conse
quentemente, poderão acontecer alguns tipos de interferência.
E) 
A não utilização de cabos na rede de comunicação sem fio possibilita a redução das interfe
rências, que, muitas vezes, causam transtornos nas comunicações.
2) Na comunicação sem fio, a transmissão e a recepção dos sinais são realizadas por mei
o de antenas, que são dispositivos elétricos que transformam os sinais elétricos em sin
ais de radiofrequência, como ondas eletromagnéticas.
Sobre esse processo de transmissão e recepção dos sinais, podemos afirmar que:
I. Depois de enviada pelo transmissor, a informação atravessa um codificador de font
e para a conversão do sinal. 
II. A codificação do canal durante a transmissão de dados entre um transmissor e um 
receptor é feita antes da conversão do sinal.
III. No processo da modulação do canal, a onda portadora é alterada conforme a men
sagem que está sendo transmitida.
IV. O processo da modulação do canal é onde o sinal que está sendo transmitido será 
criptografado para proteger o sinal.
V. A etapa da codificação do canal tem como objetivo a redução de ruídos e interferê
ncias de sinais. 
São verdadeiras:
A) 
II, III e V.
B) 
I, II, IV e V.
C) 
III e IV.
D) 
I, III e V.
E) 
I, II e IV.
Os sinais são propagados por meio das antenas, que são fundamentais para o sistema 
de comunicação sem fio. A antena tem a função de irradiar energia eletromagnética o
u, então, coletar essa energia.
3) 
Uma dessas antenas é a chamada isotrópica, sobre a qual podemos afirmar o seguint
e:
I. Tem características físicas que diferem de acordo com a direção em que irradia ene
rgia.
II. Tem a possibilidade de irradiar a energia em todas as direções, mantendo a mesm
a potência.
III. O funcionamento da antena isotrópica é descrito conforme o seu padrão de radia
ção.
É(são) verdadeira(s):
A) 
I e III.
B) 
I, II e III.
C) 
II e III.
D) 
II.
E) 
I e II.
A antena em um sistema de comunicação sem fio tem três propriedades: ganho, direç
ão e polarização. A direção é a maneira do padrão de transmissão.
A respeito do ganho, considere as seguintes afirmações e classifique-as em verdadeira
s (V) ou falsas (F):
I. ( ) O ganho da antena está diretamente relacionado à medida do aumento da potê
ncia.
II. ( ) O ganho é a quantidade de energia que uma antena subtrai de um sinal de rad
iofrequência. 
III. ( ) Quando o ângulo da radiação diminui, o ganho da antena direcional também 
diminui. 
IV. ( ) O ganho de uma antena está associado ao alcance de maior potência de saída. 
 
4) 
V. ( ) A direcionalidade da antena é o fator que define o seu ganho, e não a sua maio
r potência de saída.
Assinale a alternativa que contém a sequência correta:
A) 
V – F – V – V – F.
B) 
V – V – F – F – V.
C) 
F – F – F – V – V.
D) 
V – F – F – F – V.
E) 
F – V – V – V – F.
5) A polarização de antenas é a direção em que o campo elétrico de uma onda de radiofr
equência varia enquanto se reproduz. A polarização aponta a eficiência em que a radi
ação eletromagnética é transmitida ou recebida pela antena.
A respeito da polarização, escolha a alternativa correta:
A) 
A polarização de uma onda irradiada acontece de forma linear, que é onde os campos varia
m em um tempo heterogêneo na distância.
B) 
A onda irradiada é polarizada de forma linear e circular, sendo que, na polarização circula
r, as ondas se decompõem em uma onda.
C) 
Na polarização linear, todos os campos variam em uma direção, em um lugar irremovível 
no espaço ao longo do tempo.
D) 
As ondas eletromagnéticas, na polarização circular, se decompõem em duas ondas de 45 e 
60 graus.
E) 
O sinal de referência para a observação da polarização é a chamada polarização circular, o
nde todos os campos oscilam.
NA PRÁTICA
Com o grande aumento de dispositivos móveis, rádios e comunicações em geral dependem da c
omunicação em fio desde as grandes cidades até as pequenas e interioranas. Nas grandes cidade
s, essas comunicações chegam mais rapidamente; já nas interioranas, a demora em tecnologia é 
mais comum.
A Rádio IC está iniciando sua gama de transmissão também para a cidade em que Cecília reside. 
Sendo ela analista de tecnologia de redes e telecomunicações, é contratada para montar um proje
to para que a rádio funcione da melhor forma possível nessa cidade. Essa rádio tem sede na capit
al do Estado e está apenas expandindo suas comunicações.
Em Na Prática, veja como Cecília trará mais informações para a sua pequena cidade por meio de
sse projeto.
Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
SAIBA +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professo
r:
Módulo para identificação de objetos e transmissão de dados sem fio
Esta Dissertação aborda as tecnologias de comunicação sem fio RFID (Identificação por Radiofr
equência) e Bluetooth e as principais características dessas tecnologias. Além disso, traz o protót
ipo de um circuito que faz a leitura de tags fixadas em objetos utilizando o RFID e a transmissão 
da identificação destas tags com o uso do Bluetooth.
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Relação de troca entre eficiência energética e eficiência espectral em redes de comunicação 
sem fio com múltiplas antenas
Esta Tese aborda a relação de troca entre eficiência espectral e eficiência energética, consideran
do um sistema de comunicação sem fio com múltiplas antenas. Para isso, a Seleção de Antena d
e Transmissão/Combinação de Máxima Razão é investigada e um modelo de consumo realista é 
apresentado.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do vídeo ou clique no código para acessar.
Taxas alcançáveis e projeto de códigos para o canal de retransmissão bidirecional
Esta Tese aborda um estudo focado no canal de retransmissão bidirecional e diferentes técnicas 
de transmissão. Assim, para cada uma das técnicas de transmissão, leva-se em conta a limitação 
teórica da taxa efetiva de transferência, considerando a relação sinal-ruído, e é indicada uma óti
ma taxa de mensagem correspondente, a qual pode ser alcançada.
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