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ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES Prof. Hélio MAGALHÃES DE OLIVEIRA ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES Prof. Hélio MAGALHÃES DE OLIVEIRA 2012 ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES Engenharia de Telecomunicações ii CIP-Brasil. Catalogação-na-fonte Câmara Brasileira do Livro. SP. Engenharia de Telecomunicações/ Hélio Magalhães de Oliveira – 1ª Ed. Recife: HM, 2012 673 p. il. Bibliografia ISBN 1. Telecomunicações 2. Engenharia de Telecomunicação I. de Oliveira, Hélio Magalhães CDD-621.38 Índices para catálogo sistemático: 1. Telecomunicações: Engenharia 621.38 Copyfree: todos os direitos de cópia total ou parcial são cedidos, desde que de uso gratuito. Engenharia de Telecomunicações iii A Minha Mãe, Profa. Djanira Magalhães Florêncio - in memoriam. Flash back: Sobre lições aprendidas Djanira, partistes à Pasárgada [e mais longe] [há disso longincuo idos]. Decisiva em minha existência e sentido Ensinastes-me a valorizar o conhecimento Primar pela convivência com os inteligentes Adiante e além das trivialidades da maioria... Sempre avançada, dinâmica A ninguém, o texto da minha vida É mais devedor... A minha muito Amada Nereide, <<Toi qui, comme un coup de couteau, Dans mon cœur plantif es entrée; Toi qui, forte comme un troupeau De démons, vins, folle et parée...>> Le Vampire. <<Le succube verdâtre et le rose lutin T'ont-ils versé la peur et l'amour de leurs urnes? Le cauchemar, d'un point déspotique et mutin, T'a-t-il noyée au fond d'un fabuleaux Minturnes?>> La muse Malade. <<Je t'adore à l'égal de la voûte nocturne, O vase de tristesse, Ô grande taciturne, Et t'aime d'autant plus, belle, que tu me fuis, Et que tu me parais, ornement de mes nuits, Plus ironiquement accumuler les lieues Qui séparent mes bras des immensités bleues. Je m'avance à l'ataque, et je grimpe aux assauts Comme après un cadavre un chœur de vermisseaux, Et je chéris, Ô bête implacable et cruelle! Jusqu'à cette froideur par où tu m'es plus belle!>> Parfun exotique. C. Baudelaire. H.M. de Oliveira. DEDICO. Engenharia de Telecomunicações iv Página deixada intencionalmente em branco Engenharia de Telecomunicações v ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES Hélio MAGALHÃES DE OLIVEIRA, EE, MEE, Docteur Mestre em Engenharia Elétrica, UFPE, Recife Docteur de l´Ecole Nationale Supérieure des Télecommunications, TELECOM-Paris Professor do Departamento de Eletrônica & Sistemas Universidade Federal de Pernambuco RECIFE-PE Engenharia de Telecomunicações vi Página deixada intencionalmente em branco ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕ H. M. DE OLIVEIRA, Docteu Engenharia de Telecomunicações ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕ H. M. DE OLIVEIRA, Docteur vii ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES Engenharia de Telecomunicações viii Página deixada intencionalmente em branco Engenharia de Telecomunicações ix AVANT PROPOS Engenharia de Telecomunciações: Ab fundamentis. Este texto consiste em uma “iniciação” aos sistemas de telecomunicações e destina-se primariamente a um curso de um a dois semestre para estudantes de Graduação em Engenharia Elétrica, Eletrônica e Telecomunicações. O material apresentado tem como base as notas de aula do curso "Princípios de Comunicações", ministrado aos estudantes de Engenharia Eletrônica e Engenharia da Computação na Universidade Federal de Pernambuco. Não se trata, aqui, de um texto definitivo sobre a Engenharia de Telecomunicações. O objetivo é bem mais modesto: O intuito é apresentar aos iniciantes no ramo das Telecomunicações, um esboço panorâmico das principais técnicas, circuitos e ferramentas para a abordagem e compreensão de tais sistemas Felix qui potuit rerum conoscere causas, Virgĭlus. As pretensões, entretanto, não se encerram aí. Procura-se também proporcionar uma minúscula "janela" sobre a História das Telecomunicações. Obviamente, existem bons livros texto no assunto, porém esta obra procura ocupar um espaço particular de estilo, enfoque e conteúdo. A motivação para a sua preparação adveio parcialmente do fato que os Engenheiros situam-se numa fronteira entre o "teórico" e o "prático", entre o excessivo formalismo e abstração e a heurística, visando encontrar soluções adequadas simples, economicamente viáveis. Esta ponte entre o "mundo abstrato" e o "mundo físico" é uma tarefa árdua, sofrendo críticas tanto dos rigorosos quanto dos praticistas. Não se trata de um manifesto em favor da perda de rigor (vale lembrar a citação de Herman Von Helmholtz: "nada mais prático que uma boa teoria"), muito menos um apoio à falácia "a teoria na prática é outra", mas de procurar atingir um equilíbrio na dosagem de rigor necessária à obtenção de soluções de Engenharia. O livro é apresentado em sete capítulos, sendo que os dois primeiros tratam de material basilar, um mini-curso revisado de Sinais & Sistemas, enquanto que os capítulos restantes são dedicados ao estudo dos Sistemas de Telecomunicação de facto. No primeiro capítulo são introduzidos os fundamentos da Análise (determinística) de Sinais, estudando expansões ortogonais, noções de acústica e de análise harmônica, a Série e a Transformada de Fourier, espectro de Sinais, bem como fundamentos sobre a Transformada Discreta (DFT) e bidimensional. Teoremas de energia (Parseval, Rayleigh) são apresentados. Os Sistemas Lineares são abordados no capítulo seguinte, com ênfase à Realizabilidade Física, medidas de Largura de Faixa, Filtros clássicos (Butterworth, Chebyshev, Nyquist etc.) – do tipo passa-baixa, passa-alta e passa-faixa – sejam passivos ou ativos. O terceiro capítulo discute detalhadamente os princípios dos Sistemas Clássicos Analógicos: Os Sistemas Modulados em Amplitude (AM). Comparam-se os vários tipos de AM (AM, AM- SC, SSB, VSB etc.). O Capítulo quarto aborda a construção de receptores e transceptores, incluindo rádios AM, o receptor de televisão (monocromático), o receptor CB, e o telefone fixo. Esquemas comerciais de receptores são apresentados para consolidar o aprendizado. A configuração dos Receptores Superheteródinos de Armstrong é estudada, incluindo receptores comerciais e princípios da Televisão / teledifusão. Analisam- se alguns aspectos sobre Telefonia, como Multiplex em centrais locais, Tandem e Internacionais, etc. O princípio básico de funcionamento dos Analisadores de Espectro é também descrito. O Capítulo seguinte trata dos Sistemas Modulados em Freqüência (FM). Detalhes sobre sistemas FM, métodos de geração, figuras de Lissajours, moduladores Armstrong usados em estações comerciais, demodulação (especialmente via PLL e DPLL), configurações de receptores, incluindo pré(de)-acentuação e o receptor FM estereofônico (decodificador estéreo e sistema Qsound) são incluídos. Introduzem-se também alguns conceitos fundamentais sobre a Telefonia Celular (com base no sistema AMPS). Os Sistemas de Comunicação Digital (pulsados) são tratados no
