Campos_e_Ondas_AV2_2010_1

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Campos e Ondas
AV2 – 2010 / 1
Prof.: Manoel Gibson
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1ª Questão (3,0 pontos)
A propagação da energia eletromagnética em meios confinados tem sua importância no curso de Engenharia de Telecomunicações justificada pela grande disseminação de sistemas que utilizam cabos metálicos para o transporte da informação. Os meios confinados, objetos de estudo do curso, são os cabos metálicos, os guias de ondas e as fibras ópticas. Na disciplina Campos e Ondas são estudados os cabos metálicos e os guias de onda, quanto à propagação da energia eletromagnética. Nos guias de onda o enfoque recai sobre os campos elétricos e os campos magnéticos, bem como estes campos se conformam nas estruturas dos guias de ondas. Nos cabos metálicos são estudadas a tensão e a corrente e sua relação ao longo da linha de transmissão. A solução da equação do Telegrafista, em função da resistência, capacitância, condutância e indutância características da linha, leva a parâmetros tais como: a constante de propagação, constante de atenuação, constante de fase, impedância característica e velocidade de propagação. Tais parâmetros modelam a propagação da onda na linha e a atenuação sofrida ao longo desse percurso. A impedância característica e a impedância refletida levam ao conceito de descasamento, caracterizado pelo coeficiente de reflexão e pela taxa de onda estacionária de tensão. Questões como potência transmitida e potência refletida afetam o desempenho dos sistemas sem fio e são motivo de preocupação por parte dos engenheiros responsáveis pela instalação e operação de estações radio. Os conceitos de perda por transmissão e perda de retorno são também utilizados como métricas de qualidade da instalação e desempenho. Nas linhas de transmissão o confinamento da energia tem função dupla: evitar o “vazamento” da energia e evitar que sinais externos ao sistema contaminem, o sinal transportado. Dentre estes sistemas podemos citar a TV a cabo, as redes cabeadas de computadores e as redes telefônicas. Os sinais transportados por tais sistemas incluem voz, imagens paradas, imagens em movimento e dados. Embora o objeto de estudo seja a camada 1 do modelo OSI/SO, sua importância não pode ser subestimada, e, em alguns sistemas, ai reside a maior parte da falhas de operação.
Apresente um estudo das linhas de transmissão metálicas, descrevendo cada um dos parâmetros citados neste texto e como afetam a propagação da energia e a transferência dessa energia para as cargas. Utilize como exemplos o cabo coaxial e a linha paralela. Mostre circuitos, equações e modelos que apoiam os conceitos descritos.
Sugestão: utilize mapas mentais para interrelacionar os conceitos e organizar as ideias.
2ª Questão (3,0 pontos)
A propagação das ondas eletromagnéticas é objeto de estudo do eletromagnetismo e também das disciplinas Campos e Ondas, Propagação e Antenas, Sistemas de Radiodifusão, Comunicação via Satélite e Comunicações Móveis. Inicialmente proposta por Maxwell, a corrente de deslocamento, ou melhor, a taxa de variação no tempo da densidade de fluxo elétrico é o parâmetro que prevê a irradiação das ondas eletromagnéticas. A partir de Hertz o conceito de uma onda plana, que se desloca no vácuo na velocidade de 3×108 m/s, segundo uma frente de onda plana (isofásica), ficou consagrado como o modelo de propagação. A aplicação do modelo ficou por conta de Marconi. Posteriormente Helmholtz desenvolveu a equação que relaciona a propagação da onda e os parâmetros característicos do meio no qual a onda se propaga, ou seja: a condutividade, a constante dielétrica e a permeabilidade. A própria definição de condutores e isolantes é feita a partir de tais parâmetros. O estudo da reflexão e da propagação de ondas ficou assim completo. A questão da reflexão é interessante porque é função de descontinuidades do meio de propagação e tem aplicações comerciais, RADAR por exemplo, no caso de reflexão em superfícies metálicas ou não. O conceito de profundidade pelicular é da maior importância para o estudo, projeto e análise de blindagens.
Apresente um estudo da propagação de ondas planas, descrevendo cada um dos parâmetros e conceitos citados neste texto e como afetam a propagação da energia em meios naturais. Explique porque não é possível classificarmos absolutamente um determinado material como condutor ou como isolante. Mostre desenhos, modelos e equações que apoiam os conceitos descritos.
Sugestão: utilize mapas mentais para interrelacionar os conceitos e organizar as ideias.
3ª Questão (2,0 pontos)
Quantas profundidades peliculares deve a onda percorrer para reduzir-se a 18,5 dB de seu valor original de tensão?
4ª Questão (2,0 pontos)
Responda a seguinte pergunta e justifique sua resposta.
Sempre que houver descontinuidade entre os meios de propagação haverá reflexão da onda plana. Certo ou errado?
Mostre desenhos, modelos e equações que apoiam sua resposta.
Boa sorte!