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SISTEMA WIRELESS APLICADO À AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Aula 4: Sistema de Transmissão via Radio
Tema da Apresentação
Sistema de Transmissão via Radio – AULA 4
SISTEMA WIRELESS APLICADO À AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
 Sistema de transmissão via Radio
Conteúdo Programático desta aula
Nesta aula você irá:
Assunto 1. Conceitos de Modulação e Múltiplo acesso Identificar o tipo do rádio para situações específicas.
 Assunto 2. Diagramas em blocos Rádio Conhecer todos os blocos funcionais de um rádio comunicador, 
Aula 4: Sistema de Transmissão via Radio
Tema da Apresentação
Sistema de Transmissão via Radio – AULA 4
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 Sistema de transmissão via Radio
 Elementos do Sistema de transmissão via radio
A Fig. apresenta a configuração básica da ligação entre duas localidades feitas por meio de um sistema rádio, e está indicada como é realizada a conexão entre a Estação Multiplex a Estação Rádio.
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 Sistema de transmissão via Radio
 
 
 
Ligação via rádio
A Estação Rádio é composta basicamente por um transmissor e um receptor, chamado transceptor, por um modulador e um demodulador, chamado MODEM, e pelas antenas de transmissão e recepção.
Um transmissor de rádio pode ser encarado como um elemento que provoca continuamente, através de uma antena; uma perturbação eletromagnética, de forma localizada, que se propaga no espaço, em todas as direções, atenuando-se com a distância. Uma antena receptora pode sentir estas perturbações e, se estiver ligada a um equipamento conveniente (receptor), haverá recepção dos sinais daquele transmissor.
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 Sistema de transmissão via Radio
 
 
Vejamos como o sinal multiplex, que neste caso é a informação que desejamos enviar, é processado pelo rádio.
Inicialmente, quando o transmissor é colocado em funcionamento, envia para o espaço ondas eletromagnéticas de frequência fixa, fazendo com que um receptor sintonizado nesta frequência, apenas saiba que o transmissor está no ar. No entanto, se variarmos uma característica da onda gerada pelo transmissor, na recepção é possível detectar estas variações impressas na onda original.
 
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Esta onda original é chamada de portadora ou radiofrequência e serve apenas para estabelecer o contato, através do espaço, entre o transmissor e o receptor.
O sinal que representa a informação e que variará uma característica da onda portadora, se chama onda moduladora, que será o nosso sinal mux..
Ao processo de variação de uma característica da onda portadora de acordo com o sinal elétrico da informação, chamamos de modulação.
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 Sistema de transmissão via Radio
A partir destas descobertas a utilização das ondas de rádio como meio de comunicação cresceu vertiginosamente originando as estações de rádio AM, rádio FM, televisão e sistemas de comunicação civis e militares.
No início da década de 80, com a compactação dos circuitos eletrônicos e com o desenvolvimento de baterias de pequeno porte e grande capacidade de carga, começaram a operar os primeiros serviços públicos de telefonia celular móvel.
Nos Estados Unidos os primeiros sistemas de telefonia celular utilizando tecnologia analógica começaram a operar em Chicago em 1983.
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A variação da amplitude da onda portadora constitui o método denominado modulação em amplitude (AM) e, para a variação da frequência da onda portadora, teremos a modulação em frequência (FM).
Do lado da transmissão, o equipamento que produz a modulação chama-se modulador e normalmente está junto ao transmissor.
Do lado da recepção, o equipamento que sente as variações da portadora e recupera a informação chama-se demodulador, estando normalmente junto do receptor.
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Deste modo, na localidade A, ao enviarmos o sinal multiplex para a Estação Rádio, esta informação é processada pelo modulador-transmissor, fazendo com que tenhamos uma onda portadora modulada na antena transmissora. Esta onda é captada pela antena receptora da Estação de Rádio da localidade B, sendo processada pelo receptor-demodulador, regenerando-se a informação original da localidade de A, que é então entregue ao multiplex de B.
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 Sistema de transmissão via Radio
A rádio-frequência (onda portadora) utilizada para a transmissão de informação da localidade A para B, chamamos de canal de RF (canal de rádio-frequência). Como este processo é unidirecional, para transmitirmos na direção inversa, isto é, a informação de B para A, será necessário um outro canal de RF.
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As estações Rádio de A e B são chamadas de estações terminais. Quando existem obstáculos físicos que atrapalham a propagação das ondas no espaço, ou quando este sinal está demasiadamente enfraquecido devido às características de programação, utilizam-se estações intermediárias ao longo das rotas de rádio, chamadas estações receptoras, a fim de regenerar ou retransmitir as ondas.
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Ao conjunto de estações repetidoras, chamamos de tronco de rádio. É importante observar que num tronco de rádio podemos ter mais de um canal de RF em cada direção. Geralmente, nos sistemas de alta confiabilidade, temos um canal de RF para transmitir as informações, chamado principal, e um outro em paralelo para substituir o principal em caso de falhas chamado de proteção.
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 Sistema de transmissão via Radio
As ondas eletromagnéticas propagam-se de maneiras diferentes, dependendo da frequência emitida pelo transmissor. Devido a isto, os sistemas rádio são classificados internacionalmente de acordo com as faixas de frequências utilizadas e que estão apresentadas na tabela a seguir, onde são indicados alguns serviços que empregam estes sistemas.
Como os sistemas de telecomunicações utilizam principalmente frequências a partir de HF, há interesse no estudo dessas propagações. Vamos então analisar de forma bem simples, os princípios básicos de propagações dos sistemas rádio empregados pelo multiplex.
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Sistemas de rádio HF
A Fig.1 apresenta uma antena de rádio HF emitindo ondas esféricas e concêntricas. As partes inferiores das ondas se propagam junto à superfície da Terra (onda terrestre), acompanhando a curvatura desta e perdendo energia rapidamente com a distância, por absorção no terreno. As partes superiores da onda se expandem para o espaço e, numa altura de 80 a 150 km, encontram uma das principais camadas da atmosfera terrestre, chamada ionosfera. Nestas alturas, a atmosfera é tão rarefeita, que as moléculas dos gases estão bem mais afastadas umas das outras do que nas menores alturas. 
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ONDAS DE RADIO 
Refração na Ionosfera
Ponto de Reflexão
ONDA celeste
ONDAS Terrestre
 Fig. 1 – Transmissão em HF
Ionosfera
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Sistemas de rádio HF
Desta maneira, nestas alturas formam-se camadas de íons e de elétrons livres, determinando o nome de ionosfera.
Dependendo da concentração dos elétrons formados, a ionosfera apresenta índices de refração diferentes das camadas mais baixas, encurvando e mudando de direção as ondas de rádio que nela penetram de baixo para cima. Esta mudança de direção é tal que faz as ondas retornarem para a Terra como se “refletissem” na ionosfera. 
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Sistemas de rádio HF
O fenômeno, na realidade, e de refração ionosférica (por mudança de índice de refração) mas comumente se diz “reflexão ionosférica”, quando se refere apenas ao efeito do retorno da onda.
Esta onda que retorna é chamada onda celeste; pode se refletir novamente na superfície terrestre, repetindo o fenômeno da refração ionosférica e, através de vários “pulos”, atingir grandes distâncias.
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Sistemas de rádio HF
Este mecanismo de propagação não é confiável nem de boa qualidade porque, sendo a energia solar incidente na alta atmosfera de intensidade variável, os índices de refração na ionosfera são instáveis, fazendo com que a onda celeste tenha também intensidade variável.
Quando ocorrem grandes perturbações solares, estas provocam tempestades magnéticas fazendo com que as ondas não sejam mais refratadas de volta para a Terra. Nesta situação interrompem-se as comunicações. Os sistemas rádio HF utilizadas pelo multiplex possuem uma capacidade máxima de 8 canais telefônicos, sendo empregados para as ligações internacionais de longa distância, sem estações repetidoras.
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Sistemas de rádio VHF/UHF
Passando-se a transmissão para frequências mais elevadas, nas faixas de VHF (30 MHz a 300 MHz) e UHF baixa (300 MHz a 900 MHz), a experiência mostra que a ionosfera é transparente a essas frequências, não as refratando mais de volta para a Terra. Além disso, nessas frequências, as ondas de rádio começam a se comportar como ondas de luz, isto é, propagam-se em linha reta, refletem-se em obstáculos, podem ser focalizados por antenas convenientes.
Na Fig. 2 está exemplificado o que falamos: a parte das ondas que vai para cima atravessa a ionosfera e se perde no espaço. A parte da onda que se irradia junto a superfície terrestre é útil até o horizonte, ou seja, até uma distância de mais ou menos 80 a 100 km do ponto de transmissão. 
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 Fig. 2 – Propagação VHF/UHF
Ionosfera
Raio tangente a Terra e que se perde no Espaço 
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Sistemas de rádio VHF/UHF
Podemos imaginar que a antena transmissora ilumina diretamente a antena receptora que, por sua vez deve estar quase ao alcance visual.Por isso este mecanismo de propagação também se chama visada direta. 
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Sistemas de rádio VHF/UHF
Este tipo de transmissão é utilizada em serviço que exige alta confiabilidade a distância menores que em HF, podendo alcançar até 200 km se forem empregadas duas a quatro estações repetidoras. Para distância maiores, a qualidade se deteriora rapidamente.
Os sistemas rádio VHF/UHF utilizados pelo multiplex são empregados nas comunicações interurbanas estaduais, tendo média capacidade (12, 24 ou 60 canais).
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Sistemas de rádio-microondas em visibilidade
Subindo mais ainda a frequência, chegamos na região de micro-ondas (900 MHz a 30000 MHz). Nestas frequências as ondas de rádio se comportam praticamente como ondas de luz, podem ser focalizadas como em grandes lanternas e se propagam em linha reta, como mostra a Fig. 3. O rádio transmissor está ligado a antena por um condutor especial, chamado guia de onda, estando fixada, juntamente com o refletor, numa torre. A antena se comporta como a lâmpada de uma lanterna e o refletor focaliza as ondas de rádio para a sua frente.
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Sistemas de rádio-microondas em visibilidade
Devido a sua forma o refletor chama-se refletor parabólico ou parábola. As micro-ondas focalizadas pela parábola transmissora incidem diretamente sobre a parábola receptora que, por sua vez, focaliza as ondas no seu ponto central, onde está a antena receptora. Dessa antena as ondas são levadas por um guia de onda até o rádio receptor. Cada antena de micro-ondas com sua respectiva parábola, geralmente, serve para transmitir e/ou receber mais um canal de RF.
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Sistemas de rádio-microondas em visibilidade
Vemos, portanto, que nenhum obstáculo pode interceptar o feixe de micro-ondas entre duas antenas. Por isso as torres são normalmente colocadas em pontos elevados (morros, edifícios) e estão distanciadas no máximo de 50 a 60 km, ao longo da rota de transmissão, a fim de regenerar o sinal de radiofrequência enfraquecido devido
as perdas na propagação. Esta propagação também se denomina visada direta ou radiovisibilidade.
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Fig. 3 – Utilização de refletores parabólicos em microondas
Refletor
 Antenas
Ondas de Radio – Focalizadas 
Radio Receptor
Guia de Onda 
 Radio Transmissor
Guia de Onda
Refletor
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Sistemas de rádio-microondas em visibilidade
Assim, através de repetições sucessivas, o sinal de micro-ondas sai da estação terminal da localidade de destino, conforme mostra a Fig. 3A.
A este tronco de rádio chamamos, comumente, de tronco de micro-ondas. Os sistemas de rádio-microondas em visibilidade são de alta qualidade e confiabilidade, sendo utilizados pelo multiplex para ligações interurbanas a longa distância, possuindo capacidades típicas de 120, 300, 600, 960, 1800 e 2700 canais telefônicos.
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Fig. 3A – Utilização de Tronco de microondas e Estações Repetidoras 
 Estações Repetidoras
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Resumindo o Conteúdo desta aula
Nesta aula você pode ver:
Assunto 1. Conceitos de Modulação e Múltiplo acesso 
Identificar o tipo do rádio para situações específicas.
Assunto 2. Diagramas em blocos Rádio Conhecer todos os blocos funcionais de um rádio comunicado.
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