Elementosdesistemasdecomunicacao_AnaliseeRepresentacaodeSinaiseSistemas

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Cledione Junqueira de Abreu
Princípios de 
Comunicação
Cledione Junqueira de Abreu
Princípios de 
Comunicação
sumário
CaPítulo 1: ConCeitos e aPliCações de matemátiCa 
Para PrinCíPios de ComuniCação 13
Potência de 10 ou notação científica .................................................... 15
Números complexos ............................................................................ 16
Trigonometria ....................................................................................... 18
Funções logarítmicas ........................................................................... 24
Derivadas e integrais ........................................................................... 26
CaPítulo 2: elementos de sistemas de ComuniCação, 
análise e rePresentação de sinais e sistemas 33
Espectro de frequências ...................................................................... 35
Campo magnético total ........................................................................ 38
Particularidades sobre a ionosfera ....................................................... 52
Particulares sobre sinais laser ............................................................. 57
CaPítulo 3: densidade esPeCtral de PotênCia e de energia 61
Funções periódicas .............................................................................. 63
Forma geral das funções senoidais ou harmônicas ............................. 66
Funções pares e funções ímpares ....................................................... 66
Togonalidade ........................................................................................ 67
Unidades de transmissão ..................................................................... 70
CaPítulo 4: análise de Fourier 81
Série generalizada de fourier ............................................................... 83
Teorema geral de fourier ...................................................................... 84
Integral de fourier ................................................................................. 93
CaPítulo 5: tiPos de sinais: sinais aleatórios 99
Classificação dos sinais ....................................................................... 101
CaPítulo 6: modulação linear 111
Modulação ........................................................................................... 113
Demodulação ....................................................................................... 116
Sistemas de modulação em amplitude ................................................. 117
CaPítulo 7: modulação exPonenCial e modulação Por Pulso 127
Modulação em frequência (fm) ............................................................. 129
Modulação pm, fm, am......................................................................... 130
Modulação por código de pulsos .......................................................... 147
CaPítulo 8: ruído em modulação analógiCa 155
Transmissão analógica/ruído ............................................................... 157
ConClusão 169
33Princípios de Comunicação
Capítulo
2
elementos de sistemas 
de comunicação, análise 
e representação de sinais 
e sistemas
Cledione Junqueira de Abreu
introdução
Iniciaremos esta unidade conhecendo o espectro de frequências, suas nomenclatu-
ras e as faixas em que podem ser identificados. Cada uma destas faixas pode ser 
utilizada em diversos tipos de comunicações que conhecemos, como radioamado-
rismo, wireless, telefonias: móvel e fixa e demais exemplos que estaremos mencio-
nando no decorrer da unidade.
Cada faixa de frequência tem um comprimento de onda, já que estas são como on-
das eletromagnéticas, ou seja, são senoidais e, portanto, devem ser tratadas como 
tal, sua definição é bastante simples: a relação da velocidade da luz pela frequência 
a qual está dimensionando.
Já que falamos em ondas eletromagnéticas, devemos lembrar que estas estão em todo 
o globo terrestre e o mesmo, devido a influência da aceleração da gravidade também, 
forma o Campo Eletromagnético Total, constituído de: Ionosfera (a principal faixa que 
engloba todas as ondas utilizadas para comunicação) e Troposfera, menor, mas que 
influencia nas linhas de comunicação dependendo do período e condições climáticas.
34 Capítulo 1
Finalizaremos com as particularidades da ionosfera e os sinais laser que são de 
grande importância hoje em dia para a comunicação no planeta Terra.
Vamos começar a desbravar os sinais de comunicação? 
objetivos de aPrendizagem 
• Conhecer o espectro de frequência e suas características.
• Identificar e calcular o comprimento de onda.
• Interpretar o campo magnético total.
• Analisar as particularidades da ionosfera e dos sinais laser.
esquema
• Reconhecer o espectro de frequência quanto às suas características e 
particularidades
• Definir o comprimento de onda conforme a relação da velocidade da luz 
pela frequência a ser analisada
• Analisar o campo magnético total quanto às suas características, como 
identificar Troposfera, Ionosfera e como as transmissões se comportam 
nestas áreas
• Conhecer e diferenciar as particularidades da ionosfera e dos sinais 
laser
35Princípios de Comunicação
esPeCtro de FrequênCias
A comunicação por sinais eletroeletrônicos tem como principal aliada a frequ-
ência que não enxergamos, porém são muito comuns na atmosfera terrestre que 
podemos comparar com as ondas eletromagnéticas.
Para a comunicação de sinais existem 8 faixas de bandas de frequência em que 
podemos denominar, são elas:
VLF
Very low frequency
Frequência muito baixa
3kHz – 30kHz
LF
Low frequency
Frequência baixa
30kHz – 300kHz
MF
Median frequency
Frequência média
300kHz – 3000kHz (3MHz)
HF
High frequency
Frequência alta
3MHz – 30MHz
VHF
Very high frequency
Frequência muito alta
30MHz – 300MHz
UHF
Ultra high frequency
Frequência ultra alta
300MHz – 3000MHz (3GHz)
SHF
Super high frequency
Frequência super alta
3GHz – 30GHz
EHF
Extremally high frequency
Frequência extremamente alta
30GHz – 300GHz
36 Capítulo 2
Alguns exemplos comuns naturais:
Infravermelho 300GHz – 375THz
Luz visível 375THz – 790THz
Ultravioleta 790THz – 22500THz
Raios X 22500THz – 45.106THz
Raios Gama 45.106THz – 270.106THz
Raios Cósmicos > 270.106THz
Espectro da onda eletromagnética
Fonte: <http://radiocomunicacaopxvhf.blogspot.com.br/search/label/Ondas>. Acesso em: 26 
jan. 2016
Comprimento de onda
Como já falamos, as faixas de banda de frequência são comparadas às ondas 
eletromagnéticas e podemos medir o comprimento desta onda:
37Princípios de Comunicação
Representação do comprimento de onda
Fonte: <ww2.unime.it>. Acesso em: 26 jan. 2016
Sendo:
λ - comprimento de onda (metros – m)
c – velocidade da luz (3.108m/s)
f – frequência (hertz – Hz)
FIQUE POR DENTRO!
Falamos em comprimento de onda, in-
clusive uma unidade em que a palavra hertz 
apareceu. Este é o sobrenome de Heinrich 
Hertz, pesquisador e cientista alemão que 
tinha muita facilidade em estudar e enten-
der conceitos eletrofísicos e demonstrou 
a existência da radiação eletromagnética, 
criando aparelhos emissores e detectores 
de ondas de rádio. A sugestão é ler: <http://
aviacaomar te.com.br/wp-content/uplo-
ads/2015/04/18-Sistemas-de-Comunicacao.
pdf>, pois retrata conceitos em que Hertz 
desde o século XIX observava fenômenos 
que utilizamos hoje com muita facilidade.
38 Capítulo 2
CamPo magnÉtiCo total
O campo magnético total é constituído pelas ondas que se propagam ao redor 
do planeta Terra.
Trajeto de propagação das ondas de radiofrequência
Fonte: <slideplayer.com.br>. Acesso em: 26 jan. 2016 (adaptado)
Ondas Espaciais
Fonte: <datateca.unad.edu.co>. Acesso em: 26 jan. 2016
39Princípios de Comunicação
Entendendo como se relacionam as ondas no Campo Magnético Total, veja o 
fluxograma:
Fluxograma do campo magnético total
Fonte: Do autor
Distâncias de cada onda de radiofrequência:
Troposfera: até 10km
Ionosfera: 60 a600km
Frequência das ondas de radiofrequência:
Ondas de superfície: até 3MHz
Onda refletida: VHF, UHF
Onda direta: VHF, UHF, SHF
Onda Troposférica: VHT, UHF, SHF
Onda Ionosférica: entre 3MHz a 50MHz
40 Capítulo 2
OBS.: a energia irradiada por uma antena transmissora pode alcançar a antena 
receptora por vários trajetos.
Classificação de serviços para o espectro de Frequências em 
radiofrequência
Cada faixa de banda de frequência tem suas particulares e utilizações. Vamos 
conhecer cada uma delas:
I. Faixa de Frequência: VLF
a. Outros nomes: faixa nº 4; ondas miriamétricas; ondas muito longas.
b. Frequência e comprimento de onda:
c. Ondas predominantes: ondas de superfície; ondas ionosféricas.
d. Características: grande alcance (mundial); intensidade e fase do sinal instá-
vel; ruído atmosférico extremamente elevado; antenas com baixa eficiência; 
potência de transmissão elevada; não é viável economicamente.
e. Tipos de antenas: tipo guarda-chuva; tipo torre (alimentação “topo ou base”); 
tipo tenda de fios; pirâmide triangular invertida (grandes distâncias); retangu-
lar de fios paralelos (grandes distâncias).
41Princípios de Comunicação
f. Alocação: 3kHz a 14kHz (não alocado); 14kHz a 20kHz (comunicação costei-
ra e marítima; comunicação a grande distância; auxílio a navegação; comu-
nicação com submarinos imersos); 20kHz a 30kHz (sonar; comunicação silos 
de bombas nucleares; antenas aterradas; fins militares).
II. Faixa de Frequência: LF
a. Outros nomes: faixa nº 4; ondas quilométricas; ondas longas.
b. Frequência e comprimento de onda:
c. Ondas predominantes: ondas de superfície; ondas ionoféricas.
d. Características: grande alcance (mundial); intensidade e fase do sinal instá-
vel; ruído atmosférico extremamente elevado; antenas com baixa eficiência; 
potência de transmissão elevada; não é viável economicamente.
e. Tipos de antenas: tipo guarda-chuva; tipo torre (alimentação “topo ou base”); 
tipo tenda de fios; pirâmide triangular invertida (grandes distâncias); retangu-
lar de fios paralelos (grandes distâncias).
f. Alocação: toda faixa de frequência está disponível para comunicação de na-
vegação marítima. Também possui as mesmas aplicações da faixa VLF.
42 Capítulo 2
III. Faixa de Frequência: MF
a. Outros nomes: faixa nº 6; ondas hectométricas ou ondas médias.
b. Frequência e comprimento de onda:
c. Ondas predominantes: ondas de superfície.
d. Características: atenuação baixa a noite e elevada durante o dia; antenas 
com rendimento médio; sinal razoavelmente médio; ruído natural; o “fading” é 
maior do que nas faixas anteriores.
e. Tipos de antenas: podem ser usados todos os tipos de antenas das faixas 
anteriores; antenas para recepção de ondas médias (tipo quadro; tipo gonio-
métrica; tipo beverage).
f. Alocação: 300kHz a 415kHz (navegação marítima); 535kHz a 1,65MHz (ra-
diofusão AM dividida em 107 canais, com 10kHz cada emissora); 2,85MHz a 
3,025MHz (rotas aéreas internacionais); fins militares para circuitos de pequeno 
alcance (tático); circuitos ponto a ponto, com estações móveis a distância média.
43Princípios de Comunicação
IV. Faixa de Frequência: HF
a. Outros nomes: faixa nº 7; ondas decamétricas; ondas curtas.
b. Frequência e comprimento de onda:
c. Ondas predominantes: ondas ionosféricas.
d. Características: o sinal varia com as condições da ionosfera; variações lentas 
e rápidas do sinal; o sinal a ser transmitido depende da potência e do tipo de 
antena; ruído natural e feito pelo homem; “fading” (perde sinal em determina-
dos locais).
e. Tipos de antenas: dipolo de meia onda; log periódica.
f. Alocação: 3,5MHz a 4MHz (radioamador – 80m); 14MHz a 14,25MHz (radio-
amador – 20m); 25,6MHz a 26,1MHz (radio difusão internacional de ondas 
curtas, na faixa de 11m); 26,96MHz a 27,26MHz (faixa do cidadão, classe D, 
com 23 canais, alocadas em portadoras de 26,965MHz a 27,255MHz, espa-
çadas de 10kHz entre si); também usadas para sistemas de ligações a grande 
distância com navios ou aviões.
44 Capítulo 2
V. Faixa de Frequência: VHF
a. Outros nomes: faixa nº 8; ondas métricas; ondas muito curtas; ondas 
ultracurtas.
b. Frequência e comprimento de onda:
c. Ondas predominantes: ondas espaciais; ondas troposféricas.
d. Características: variações lentas do sinal com o índice de refração do ar; é 
necessário o casamento das antenas e o cabo coaxial; variações rápidas do 
sinal com as perturbações atmosféricas e ruído feito pelo homem; atenua-
ção crescente com o aumento da frequência; rendimento das antenas em @ 
100%; ganho elevado das antenas.
e. Tipos de antenas: dipolos cruzados; refletor duplo; dipolo dobrado; yagi uda; 
dipolo multi banda.
45Princípios de Comunicação
f. Alocação: 
34,48 MHz 34,82 MHz Rádio Taxi
38 MHz 40,6 MHZ Telemedição Biomédica
40,6 MHz 40,7 MHz Telemedição de características de materiais
40,7 MHz 41,0 MHz Telemedição Biomédica
41,0 MHz 49,6 MHz Diversos serviços
49,6 MHz 49,9 MHz Telefone sem fio
49,9 MHz 54 MHz Diversos serviços
54 MHz 60 MHz Televisão VHF Canal 2
60 MHz 66 Mhz Televisão VHF Canal 3
66 MHz 70 MHz Televisão VHF Canal 4
70 MHz 72 MHz Radioastronomia
72 MHz 73 MHz Telecomando
73 MHz 75,4 MHz Rádio Navegação Aeronáutica
75,4 MHz 76 MHz Telecomando
76 MHz 82 MHz Televisão VHF Canal 5
82 MHz 88 MHz Televisão VHF Canal 6
88 MHz 108 MHz Radiodifusão Rádio FM 99 canais em faixas de 200 KHz
88 MHz 108 MHz Microfone sem fio de alcance restrito
108 MHz 117,975 MHz Rádio Navegação para Aeronáutica
117,975 MHz 121,5 MHz Comunicação Móvel para Aeronáutica
121,5 MHz 121,5 MHz Comunicação de Socorro
121,5 MHz 136 MHz Comunicação Móvel para Aeronáutica
136 MHz 138 MHz Satélites Meteorológicos Internacionais
138 MHz 143,6 MHz Reservado para comunicações fixas e móveis
143,6 MHz 143,65 MHz Pesquisas Espaciais
143,65 MHz 144 MHz Rádio Amador
46 Capítulo 2
144 MHz 146 MHz Rádio Amador por Satélite
146 MHz 148 MHz Rádio Amador
148 MHz 149,17 MHz Reservado ao SESC - Serviço Especial de Supervisão e Controle
149,17 MHz 174 MHz Diversos serviços
174 MHz 180 MHz Televisão VHF Canal 7
180 MHz 186 MHz Televisão VHF Canal 8
186 MHz 192 MHz Televisão VHF Canal 9
192 MHz 198 MHz Televisão VHF Canal 10
198 MHz 204 MHz Televisão VHF Canal 11
204 MHz 210 MHz Televisão VHF Canal 12
210 MHz 216 MHz Televisão VHF Canal 13
Fonte: <http://www.willians.pro.br/frequencia/cap3_espectro.htm>. Acesso em: 15 jan. 2016
VI. Faixa de Frequência: UHF
a. Outros nomes: faixa nº 9; ondas ultracurtas; micro-ondas (a partir de 1GHz).
b. Frequência e comprimento de onda:
c. Ondas predominantes: ondas espaciais e ondas troposféricas.
d. Características: variações lentas do sinal com o índice de refração do ar; é 
necessário o casamento das antenas e o cabo coaxial; variações rápidas do 
47Princípios de Comunicação
sinal com as perturbações atmosféricas e ruído feito pelo homem; atenua-
ção crescente com o aumento da frequência; rendimento das antenas em @ 
100%; ganho elevado das antenas; com guia de onda.
e. Tipos de antenas: refletora angular; yagi uda; log periódica; helicoidal; cilíndri-
ca; refletor parabólico; cassegrain.
f. Alocação: 300MHz a 400MHz (aviação civil e telefonia); 401MHz a 402MHz 
(operações espaciais); 420MHz a 450MHz (radioamadorismo); 470MHz a 
806MHz (canais 14 a 69 de TV com 6MHz cada canal); 800MHz a 900MHz 
(telefonia celular); 2,7GHz a 2,9GHz (radar de aeroporto).
VII. Faixa de Frequência: SHF
a. Outros nomes: faixa nº 10; micro-ondas; ondas centimétricas.
b. Frequência e comprimento de onda:
c. Ondas predominantes: onda direta; onda troposférica.
d. Características: o sinal depende do ganho elevado das antenas; a potência 
de transmissão é baixíssima; importante o perfeito casamento da antena com 
o guia de onda; o sinal varia rapidamente devido a qualquer tipo de ruído; 
48 Capítulo 2
atenuação crescente com o aumento da frequência; rendimento das antenas 
em 100%; ganho elevado das antenas; atenuaçãopor absorção do ar, O2, H2 
e vapor d’água.
e. Tipos de antenas: corneta; horn-reflector; helicoidal; refletor parabólico; cassi-
grain; refletores passivos.
f. Alocação: 3GHz a 3,7GHz (radares); 3,7GHz a 4,2GHz (comunicação do sa-
télite Intelsat IV com a Terra); 4,2GHz a 4,4GHz (radio altímetros); 5,925GHz 
a 6,425GHz (comunicação da Terra com o satélite Intelsat IV); em torno de 
7,5GHz (telefonia).
VIII. Faixa de Frequência: EHF
a. Outros nomes: MMW
b. Frequência e comprimento de onda:
c. Ondas predominantes: ondas extremamente longas; micro-ondas.
d. Características: ondas diretas com grande atenuação devido à chuva e gases 
atmosféricos (oxigênio e vapor d’água). A faixa de frequência acima de 1GHz 
é comum ter outra designação, como:
49Princípios de Comunicação
Designação Faixa (GHz)
L 1,0 – 2,0
S 2,0 – 4,0
C 4,0 – 8,0
X 8,0 – 12,0
Ku 12,0 – 18,0
K 18,0 – 27,0
Ka 27,0 – 40,0
R 26,5 – 40,0
Q 33,0 – 50,0
V 40,0 – 75,0
W 75,0 – 110,0
Milimétricas 110,0 – 300,0
Infravermelho, visível em ultravioleta 103 – 107
e. Tipos de antenas: sonar.
f. Alocação: escavações de minas; comunicação pública a longa distância: sis-
temas interurbanos e internacionais em radiovisibilidade, tropodifusão e saté-
lite experimental.
50 Capítulo 2
REFLITA!
Como estamos falando em radiofrequ-
ência não podemos deixar de falar sobre a 
transmissão de sinal digital muito comum 
hoje em dia, o que não aconteceu no início do 
século XXI, já que nem se fazia ideia desse 
tipo de transmissão de imagem. O máximo 
que se falava em sinais digitais e analógicos 
seria para a telefonia fixa, pois a telefonia 
móvel que conhecemos hoje passou a ser 
conhecida no Brasil por volta dos anos 2001 
a 2002.
Segue, então, uma tabela relembrando 
o histórico da TV Digital no Brasil e suas 
particularidades.
ANO ÉPOCA ETAPAS
2006
29 de junho Governo decide adotar o padrão japonês para a TV Digital
julho Começa a venda dos primeiros conversores A/D de sinal
2007 2 de dezembro Começa a transmissão do sinal digital para a Grande São Paulo
2010
1º Semestre Belo Horizonte, Brasília e Rio de Janeiro recebem o sinal digital
2º Semestre Salvador e Fortaleza recebem o sinal digital
2011 dezembro O sinal digital passa a ser obrigatório em todas as capitais
2013 dezembro
Transmissoras e retransmissoras de todas as cidades do país são obrigadas 
a passar o sinal digital
2016 dezembro
O sinal analógico de televisão sai do ar. Todos devem ter aparelhos de 
televisão HD ou um conversor para ver em TV normal
Fonte: ROCHOL, Juergen. Alocação Dinâmica de Espectros: Padrões e Normas. Grupo de 
Pesquisas em Sistemas sem fio
51Princípios de Comunicação
utilização de um canal de tv de 6mHz pela tv digital
 
SDTV 
4 Mbit/s 
SDTV 
4 Mbit/s 
 
SDTV 
4 Mbit/s 
 
SDTV 
4 Mbit/s 
 
EDTV 
9 Mbit/s 
 
EDTV 
9 Mbit/s 
 
EDTV 
6 Mbit/s 
 
EDTV 
6 Mbit/s 
 
EDTV 
6 Mbit/s 
 
SDTV 
4 Mbit/s 
SDTV 
4 Mbit/s 
 
SDTV 
4 Mbit/s 
 
LD
TV 
2M 
bit/s 
LD
TV 
2M 
bit/s 
HDTV 
19 Mbit/s 
HDTV 
17 Mbit/s 
LD
TV 
2M 
bit/s 
Possíveis composições de um canal de 
6 MHz para transmissão de diferentes 
tipos de definição de TV digital 
 
 HDTV (High Definition TV): 17 a 19 Mbit/s 
 EDTV (Enhanced Definition TV): 6 a 9 Mbit/s 
 SDTV (Standard Definition TV): 4 Mbit/s 
 LDTV (Low Definition TV): 2 Mbit/s 
 
Qualquer combinação é possível desde que não 
ultrapasse a capacidade máxima do canal de 
6 MHz que é de 19,2 Mbit/s. 
Com a supressão dos canais de TV 
analógicos, passando para um 
sistema de TV totalmente digital 
o partilhamento dos canais 
digitais será mais complicado 
Fonte: ROCHOL, Juergen. Alocação Dinâmica de Espectros: Padrões e Normas. Grupo de 
Pesquisas em Sistemas sem fio
FIQUE POR DENTRO!
Resolução da Anatel
A ANATEL divulgou em 1º de julho de 
2008 a resolução n° 506. Em suas seções IX 
e X, ela trata dos limites de potência para as 
faixas de frequência em que operam as re-
des wireless. Dentre algumas especificações 
citadas estão:
No Artigo 39, 2° parágrafo cita: “equi-
pamentos cujas estações utilizem potência 
e.i.r.p (Equivalent Isotropic Radiated Power: 
Potência Efetivamente Irradiada pela Antena, 
que é igual a potência do transmissor soma-
do ao ganho da antena) superior a 400 mW, 
em localidades com população superior a 
500.000 habitantes, deverão ser licenciadas 
na Agência [...]”. “Na faixa 2400-2483,5 MHz, 
será admitido apenas o uso de Tecnologia 
de Espalhamento Espectral ou Tecnologia 
52 Capítulo 2
de Multiplexação Ortogonal por Divisão de 
Frequência – OFDM”.
No Artigo 41, para sistemas utilizando se-
quência direta ou outras técnicas de modula-
ção digital, o inciso II determina: “a potência 
de pico máxima de saída do transmissor não 
pode ser superior a 1 Watt”.
No Artigo 43, o inciso I determina “siste-
mas operando na faixa de 2.400-2.483,5 MHz 
e utilizados exclusivamente em aplicações 
ponto-a-ponto do serviço fixo podem fazer 
uso de antenas de transmissão com ganho 
direcional superior a 6 dBi, desde que potên-
cia de pico máxima na saída do transmissor 
seja reduzida de 1 dB para cada 3 dB que o 
ganho direcional da antena exceder a 6 dBi”. 
No Inciso II determina: “sistemas operando 
na faixa 5.725-5.850 MHz e utilizados exclu-
sivamente em aplicações ponto-a-ponto do 
serviço fixo podem fazer uso de antenas de 
transmissão com ganho direcional superior a 
6 dBi sem necessidade de uma correspon-
dente redução na potência de pico máxima 
na saída do transmissor”.
No Artigo 46, para sistemas de acesso 
sem fio em banda larga para redes locais, ope-
rando na faixa 5.150-5.350 MHz, no inciso I 
cita “as emissões devem estar confinadas aos 
ambientes internos das edificações”. No inciso 
II determina “o valor médio da potência e.i.r.p. 
é limitado ao máximo de 200 mW”.
No artigo 47, para sistema de acesso 
sem fio em banda larga para redes locais, 
operando na faixa 5.470-5.725 MHz, o inciso 
determina “a potência na saída do transmis-
sor é limitada ao máximo de 250 mW”. O in-
ciso II determina “o valor médio da potência 
e.i.r.p. é limitado ao máximo de 1 W.”
PartiCularidades sobre a ionosFera
Descrição
É a parte superior da atmosfera terrestre com espessura variando de aproxima-
damente 60km a 500km. É formada pelos raios solares devido a transformação de 
Hidrogênio e Hélio. Portanto, o nome de Ionosfera a esta parte gasosa é devido a 
matéria apresentar alto estado de ionização.
53Princípios de Comunicação
Existem outras fontes que ionizam esta parte gasosa, mas de menor importância 
ao caso acima citado; pode acontecer devido a passagem de meteoros através da 
atmosfera e ainda com as irradiações diversas provenientes do espaço sideral.
FIQUE POR DENTRO!
Histórico sobre estudos de ionização
1878 – B. Stewart admitiu pela primeira vez 
a existência de uma região ionizada ao explicar 
as variações do campo magnético terrestre.
1902 – Kennely e Heavyside, de maneira in-
dependente, descobriram a camada ionosférica.
Atualmente, mesmo não tendo informações 
esclarecidas sobre campo de estado, existe 
total domínio de conhecimento sobre a propa-
gação de ondas eletromagnéticas na ionosfera.
A densidade de ionização varia com a altura e assim pode apresentar uma série 
de máximos e mínimos, conforme a figura:
Região D: é a região mais baixa de ionosfera situando entra 60km a 90km. Sua 
característica principal é de apresentar uma alta taxa de recombinação entre elétrons 
54 Capítulo 2
e íons e a sua existência é limitada às horas em que há irradiação solar. A densida-
de de ionização é máxima ao meio dia porque também é máxima a irradiação solar 
(sofre uma quebra de moléculas – funciona durante o dia e não funciona à noite). 
Esta região é de fundamental importância para a propagação de ondas longas e 
usada com bastante êxito para sinais entre 30MHz a 60MHz. Porém, para frequên-
cia entre 3MHz a 30MHz, esta camada é transparente sendoque introduz somente 
“atenuação” devido a sua alta concentração molecular. As variações da densidade 
de ionização desta região seguem o ciclo solar, apresentando um máximo no verão 
e um acréscimo quando aumenta a atividade solar.
Região E: esta região está situada entre 100km a 150km e é dividida em 3 
camadas:
I. Camada E1: possui uma espessura de 20km a 40km e sua ionização máxima é 
de aproximadamente 120km de altura. A taxa de recombinação de cargas nesta 
camada é elevada, por isto, a mesma só existe durante as horas de irradicação so-
lar. Durante a noite existe uma pequena ionização a imperfeita recombinação dos 
íons e a ionização meteórica. A utilidade prática noturna dessa camada está restrita 
às frequências entre 0,5MHz a 1,5Mhz. Durante o dia o número de choques estre 
elétrons e moléculas é elevado, causando uma atenuação bastante acentuada e 
deve ser devidamente calculado nos projetos de enlaces via ionosfera.
II. Camada E2: a camada E1 às vezes desdobra-se em duas, dando origem a 
camada E2, e se localiza a aproximadamente 140km da superfície da Terra. A 
55Princípios de Comunicação
camada E2 apresenta comportamento semelhante à camada E1. Em relação 
a camada E1, esta possui densidade de ionização um pouco mais elevada.
III. Camada ES: a sua ocorrência é irregular, por isso é chamada de camada E 
esporádica (ES); sua origem não está devidamente esclarecida, mas estudos 
nesta área mostram a ionização nesta camada não ter relação alguma com 
a irradiação solar. Entre as prováveis hipóteses que explicam o seu apare-
cimento, temos: 1. Ionização meteórica; 2. Deslocamento vertical brusco de 
camadas ionizadas. A camada ES, situa-se aproximadamente a mesma altura 
da camada E1, porém, apresenta uma densidade de ionização mais elevada 
do que a camada E1. Devido a previsão de sua “existência” e “densidade” o 
cálculo de sistemas nesta camada é problemático.
Região F: está situada entre 150km a 500km de altura e compreende 2 camadas:
I. Camada F1: possui no máximo 200km de espessura, tem como altitude média 
de 200km em relação a Terra. A taxa de recombinação é elevada resultando uma 
camada que existe somente durante o dia; os choques entre elétrons e molécu-
las é baixo. O cálculo de sistemas nesta camada é semelhante à camada E1.
II. Camada F2: situa-se a aproximadamente 300km da superfície da Terra e 
apresenta comportamento diferente das camadas anteriores. A sua densida-
de de ionização é bastante elevada, sendo a camada mais importante para 
os sistemas de rádio que operam via ionosfera. Podem ser previstas as mu-
danças de comportamento nesta camada, com 3 meses de antecedência.
56 Capítulo 2
variação na ionosfera
A ionosfera apresenta grande variabilidade e podem ser classificadas em cíclicas 
e irregulares:
1. Variações Cíclicas:
a. Variação diurna: é devido a variação de irradiação solar durante as horas do 
dia, apresenta um máximo em torno do meio dia.
b. Variação sezonal: é a irradiação variando com as estações do ano. As densi-
dades de ionização das camadas D, E e F1 são diretamente proporcionais as 
variações solares. A camada F2, no hemisfério norte, apresenta maior densi-
dade de ionização no inverno; ao contrário do que seria esperado.
c. Variação com ciclo solar: esta variação também é relacionada com a irradia-
ção solar e apresenta um ciclo cuja duração é de 11 anos.
2. Variações Irregulares:
a. Perturbações Ionosféricas Súbitas: são causadas pelo aumento súbito da irra-
diação solar resultantes das erupções na região das manchas solares. Estas 
perturbações ocasionam um acréscimo da densidade de ionização da região 
D, aumentando a absorção dos sinais na faixa HF e a reflexão do ruído at-
mosférico, causando muitas vezes interrupção nas comunicações. A duração 
destas perturbações varia de alguns minutos a algumas horas e abrange toda 
a região terrestre iluminada pelo sol.
57Princípios de Comunicação
b. Tempestades magnéticas: as tempestades magnéticas são perturbações no 
campo magnético terrestre ocasionadas pela penetração na ionosfera de par-
tículas eletrizadas emitidas pelo Sol. A duração destas tempestades varia de 
algumas horas até vários dias e o principal efeito nas comunicações é a modi-
ficação de frequência máxima de trabalho para a camada F2.
PartiCulares sobre sinais laser
A transmissão de sinais elétricos através de condutores metálicos é realizada há mais 
de um século. Na década de 1960 as telecomunicações tiveram um avanço notável, com 
a transmissão de 10.800 canais de telefonia por um único par de condutores metálicos.
As características físicas dos cabos com condutores de cobre fazem a atenuação 
aumentar com incremento da largura de banda de transmissão, as dificuldades entre 
as repetidoras diminuíram proporcionalmente. E ainda, os campos eletromagnéticos 
e eletrostáticos poderão afetar os sinais conduzidos por cabos metálicos.
Porém, a transmissão de sinais de telecomunicações através de “luz” oferece 
diversas vantagens distintas neste sentido.
Sabendo-se que a frequência da “luz” é muito elevada, a largura de faixa de pas-
sagem do sinal é muito pequena, comparada com a largura de faixa disponível do 
sinal/frequência da portadora é menor do que 105.
Consequentemente, a atenuação que ocorre ao longo do meio de transmissão é 
determinada exclusivamente pela frequência da luz infravermelho, sem considerar 
a largura de faixa do sinal, o que ocorre em condutores metálicos, deixa de existir.
58 Capítulo 2
Sabendo-se que a fibra óptica é constituída de material semicondutor, não há 
possibilidade de indução de qualquer tensão estranha gerada por campos eletro-
magnéticos, que possam perturbar o sinal.
Isto significa também que os cabos de fibras vizinhas não podem interferir (dia-
fonia), garantindo um desacoplamento eletromagnético perfeito entre circuitos adja-
centes. Além disso, o transmissor e o receptor são eletricamente separados.
As fibras ópticas podem ser recomendadas como meio de transmissão ideal em 
todos os casos onde fortes interferências são prováveis de serem encontradas. Por 
exemplo, sistema de alta tensão, indústrias pesadas, estradas de ferro.
59Princípios de Comunicação
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Caro(a) aluno(a), encerramos esta unidade com a sensação de que somos prati-
camente cientistas da comunicação, certo?
Nesta unidade tratamos de informações bastante importantes para os conceitos 
de telecomunicações que estamos iniciando, sendo de fundamental relacionarmos 
no espectro de frequências cada nomenclatura e quais as particularidades de cada 
um, já que seu comprimento de onda e suas características devem ser associadas 
ao cotidiano sempre que possível.
Outro fator importante é o Campo Eletromagnético Total; diferente do campo ele-
tromagnético em Física que tem análise matemático, em Telecomunicações esta-
mos entendendo porque suas ondas têm tamanhos, formatos e forças diferentes. 
Sim, estamos falando do mesmo campo eletromagnético que estudamos em Física, 
mas agora com suas aplicações.
E concluímos a unidade com as particularidades da ionosfera e dos sinais laser 
que são bastante utilizados nos sistemas de telecomunicações e que foram essen-
ciais para as comunicações dos dias atuais.
Bons estudos!
AnotAções