trabalho transmissor

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UBC

Victor Monte

22/11/2018

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TRANSMISSOR FM

Nome: Andreza Augusto RGM: 291053
Nome: Victor Monte Mula Abramo RGM: 270568
Engenharia Elétrica, 9o semestre, ELE214AN

Mogi das Cruzes – SP
2018

Ondas de rádio
A primeira pergunta que se faz ao se tentar explicar o funcionamento de um transmissor
é essa. Sua resposta é simples: a movimentação de corrente elétrica em fios condutores
produz perturbações de natureza eletromagnética que podem se propagar pelo espaço.
Estas ondas se propagam com a mesma velocidade da luz (que também é uma onda
eletromagnética), ou seja, 300.000 quilômetros por segundo.
Estas ondas se propagam em linha reta, mas podem mudar de trajetória ligeiramente
quando passam de um meio de maior densidade para outro de menor densidade (refração)
ou quando se refletem em objetos de porte.

Figura 1 – Propagação das ondas de rádio, disponível em http://www.newtoncbraga.com.br/arquivos/transmissores_vol1.pdf
O que diferencia as ondas eletromagnéticas usadas nos serviços de comunicações é a sua
frequência, que é medida em Hertz (Hz). Temos então ondas de menores frequências
como, por exemplo de 500.000 a 2.000.000 Hz (dizemos 500 quilohertz, onde quilo é
milhares; e mega, milhões) até as de maiores frequências como as que têm valores entre
100.000.000 e 200.000.000 Hz ou entre100 MHz e 200 MHz (M = Mega-hertz).
Dadas as diferentes propriedades destas ondas, sua utilização na prática é diferente.

O alcance de uma onda de rádio
Na prática, quanto mais alta for a potência, maior será sua penetração, no sentido de que,
com menor potência (quantidade de energia irradiada) podemos alcançar mais longe. No
entanto, existem alguns “senões“ que impedem que isso seja totalmente
real.
Um deles é a existência de uma camada na atmosfera da Terra que reflete somente
determinadas ondas, e o outro é a própria curvatura da Terra.
Assim, as ondas de determinada faixa (ondas curtas) entre 2 MHz e 30 MHz tipicamente
podem refletir-se na camada ionizada da atmosfera, chamada ionosfera e assim, alcançar
grandes distâncias, enquanto que outras ondas de maior frequência, acima de 50 MHz
não conseguem fazê-lo e têm alcance limitado pela linha visual.
Assim conforme mostra a figura 2, um sinal de onda curta relativamente fraco, pode “dar
a volta ao mundo" em reflexões sucessivas, possibilitando que uma emissora do Japão
seja ouvida no Brasil, enquanto um potente transmissor de FM não alcança mais do que
200 Km, que é limitado pela linha do horizonte. Por outro lado, o mesmo transmissor de
FM, se dirigido para cima, pode ser captado na Lua, ou mesmo em Marte, a milhões de
quilômetros de distância, porque não existe obstáculo algum entre eles.

Figura 2 – O alcance das emissoras, disponível em
http://www.newtoncbraga.com.br/arquivos/transmissores_vol1.pdf
Não é só a potência que determina o alcance de uma onda, mas também a sua frequência
em função da presença da ionosfera, obstáculos e a própria curvatura da Terra.
Para curtas distâncias, entretanto, podemos ter maior alcance com um transmissor de alta
frequência (VHF ou FM) do que um de AM.

Modulação FM e AM
Modulação é o processo pelo qual é possível adicionar informações (voz, música, ou outro
sinal informativo) às ondas de rádio produzidas por um transmissor. Um sinal de rádio
não modulado é conhecido como onda portadora. Quando não é possível ouvir um ruído
ou um som sequer numa transmissão, na realidade o que está sendo transmitido pelo
aparelho são ondas portadoras.

Amplitude Modulada (AM):
É um processo usado nas transmissões de rádio locais (550 a 1600 kHz) e nas
transmissões de ondas curtas (1.600 a 30.000 KHZ).
A força (amplitude) da onda portadora de um transmissor é variada conforme a
modulação do sinal varia.
Quando se fala no microfone de um transmissor AM, este realiza a conversão da voz em
tensão (voltagem) variada. Esta voltagem é amplificada e então usada para variar a
potência da saída do transmissor. A amplitude modulada adiciona potência à onda
portadora, com a quantidade acrescentada dependendo da intensidade da voltagem de
modulação.

Frequência Modulada (FM):
É um processo de transmissão usado na emissão de música com fidelidade e menos sujeita
a interferências, com frequências muito altas.
Estas frequências estão entre 88 e 108 MHz, que está dentro da faixa de VHF. VHF é a
abreviação correspondente em português de Frequência Muito Alta e esta faixa se estende
de 30.000 kHz (50 MHz) até 300.000.000 Hz ou 300 MHz.
A frequência modulada, é pouco afetada pelos ruídos presentes durante a radiação do
sinal, pois na modulação FM a frequência é que varia, e não a amplitude, como
consequência disso, há uma melhora na qualidade da transmissão, pois a frequência
modulada requer uma largura de banda maior. Para se ter uma ideia uma transmissão de
rádio AM, pode ser realizada numa faixa de 10KHz, enquanto que para uma transmissão
de rádio FM são necessárias larguras de banda da ordem de 200KHz. É por isso que as
transmissões comerciais, são realizadas na faixa VHF, que vai de 88 a 108MHz, podendo
acomodar uma boa quantidade de estações de rádio.
Na figura 3 mostra as modulações de cada tipo de onda.

Figura 3 – Modulação das ondas, disponível em https://jornalismou.wordpress.com/2015/04/18/entenda-a-diferenca-
entre-as-faixas-am-e-fm/
Divisão da faixa de emissão
Para haver um uso disciplinado das ondas eletromagnéticas existe uma legislação
internacional bem definida que diz onde cada tipo de emissão deve ocorrer. E então feita
uma divisão por faixas, ou seja, valores de frequências que são usados para cada tipo de
serviço.
Assim, de 100 kHz a 500 kHz as ondas são usadas em comunicação militar e aviação; de
550 a 1600 kHz temos a radiodifusão de ondas médias; de 1600 kHz a 50 000 kHz temos
a divisão em faixas que são destinadas a serviços públicos, radioamadores, comunicação
rural, empresas privadas, aviação e radiodifusão de longa distância; de 50.000 kHz a
300.000.000
KHz (VHF) temos a utilização em serviços públicos, polícia, FM, aviação, bombeiros,
comunicação naval etc.
A legislação sobre as transmissões em cada frequência é bem rígida e determinam a
frequência que cada um pode operar, a potência e as condições.
Existem viaturas de fiscalização que são dotadas de receptores sensíveis e que são capazes
de localizar transmissores clandestinos e apreendê-los. A cada estação e dado um prefixo
que deve ser usado como identificação para que se saiba se ela e registrada, ou não.

O que é um transmissor
Um transmissor é um dispositivo eletrônico usado em telecomunicações para produzir ondas de
rádio para transmitir ou enviar dados com o auxílio de uma antena. O transmissor é capaz de
gerar uma corrente alternada de frequência de rádio que é então aplicada à antena, que, por
sua vez, irradia isso como ondas de rádio. Existem muitos tipos de transmissores, dependendo
do padrão usado e do tipo de dispositivo; por exemplo, muitos dispositivos modernos que
possuem recursos de comunicação possuem transmissores como Wi-Fi, Bluetooth, NFC e
celular.
Transmissores são dispositivos que são usados para enviar dados como ondas de rádio
em uma faixa específica do espectro eletromagnético, a fim de atender a uma necessidade
específica de comunicação, seja para voz ou para dados gerais. Para fazer isso, um
transmissor pega energia de uma fonte de energia e transforma isso em uma corrente
alternada de frequência de rádio que muda de direção milhões para bilhões de vezes por
segundo, dependendo da banda que o transmissor precisa enviar. É dirigido através
de um
condutor, neste caso uma antena, ondas eletromagnéticas ou de rádio são irradiadas para
fora para serem recebidas por outra antena que é conectada a um receptor que reverte o
processo para chegar à mensagem ou dados reais.
Um transmissor é composto por:
 Fonte de alimentação - A fonte de energia usada para alimentar o dispositivo e
criar a energia para a transmissão
 Oscilador eletrônico - Gera uma onda chamada de onda portadora, onde os dados
são impostos e transportados pelo ar
 Modulador - exibe os dados reais na onda portadora variando alguns aspectos da
onda portadora
 Amplificador de RF - Aumenta a potência do sinal para aumentar o alcance onde
as ondas podem atingir
 Sintonizador de antena ou circuito de impedância - Combina a impedância do
transmissor com a da antena para que a transferência de energia para a antena seja
eficiente e evite uma condição chamada ondas estacionárias, onde a energia é
refletida da antena de volta para o transmissor, desperdiçando energia ou
danificando-a.
Como funcionam os transmissores
A base de um transmissor normalmente é um oscilador de radiofrequência que pode ter
por componente básico um transistor, conforme mostra a figura 4.

Figura 4 – Oscilador de rádio frequência, disponível em
http://www.newtoncbraga.com.br/arquivos/transmissores_vol1.pdf
Neste circuito observamos a realimentação de sinal necessária a manutenção das
oscilações e o circuito sintonizado.
O circuito sintonizado formado por uma bobina e um capacitor que determinam a
frequência de sua operação.
Quanto maior for o número de voltas da bobina mais baixa será a frequência de operação.
O ajuste da frequência pode ser feito tanto pela movimentação do núcleo da bobina,
quando ele existir, quanto através de um capacitor variável ou trimmer.
Para a faixa de ondas médias enrolamos tipicamente de 90 a 100 voltas de fio 26 ou 28
em torno de um bastão de ferrite de 1 cm de diâmetro de 10 a 20 cm de comprimento.
Para a faixa de FM enrolamos de 3 a 4 voltas de fio 22 ou 20 sem fôrma com diâmetro de
1 cm. Para a faixa de VHF a bobina será igual a anterior com 1 ou 2 voltas a menos, para
as potências mais elevadas.
O sinal tirado desta etapa osciladora é levado a um amplificador. Diversas são as formas,
segundo as quais o sinal pode passar de uma etapa para outra.
O transmissor é ligado a uma antena que, para pequenos alcances pode ser uma simples
vareta ou pedaço de fio.
Quando o transmissor está perfeitamente "casado" com a antena, além de maior
transferência de energia são evitados alguns inconvenientes como, por exemplo, a
instabilidade pela aproximação de algum objeto ou mão, ou a movimentação do aparelho.
O número de espiras ou a posição da derivação é obtida experimentalmente para os casos
mais simples.
A escolha dos transistores para um transmissor também é importante num projeto: para
pequenas potências em VHF e FM usamos o BF494 ou BF495, que são relativamente
baratos e oscilam bem.
Para potências maiores, tanto em AM como VHF, podemos usar o 2N2218 ou 2N2222.

No microfone, as vibrações sonoras são convertidas em vibrações de corrente elétrica.
As vibrações da corrente elétrica, agora na antena do transmissor, geram as
ondas eletromagnéticas que se propagam através do meio (ar, no caso) com a velocidade
de 300 000 km/s. Na antena do receptor, a onda eletromagnética captada origina
vibrações da corrente elétrica, qualitativamente idênticas àquelas que deram origem à
onda, na antena transmissora.
No alto falante, uma das partes do receptor, essas vibrações da corrente elétrica são
convertidas em vibrações sonoras, qualitativamente idênticas àquelas recebidas pelo
microfone.
Microfone e alto falante são transdutores; o primeiro converte energia sonora em energia
elétrica e o segundo faz o inverso.
Assim, a palavra Alô dita no microfone do transmissor, poderá ser reproduzida no alto
falante do receptor, após ter envolvido uma série de energias de naturezas diferentes.

Qual a finalidade da antena?
A antena tem por finalidade transferir o sinal gerado pelo transmissor para o espaço.
Ao contrário do que se pensa, uma antena não é tanto mais eficiente quanto maior seja. A
eficiência da antena depende de suas dimensões, que devem ser calculadas em função da
frequência. Quando as dimensões “casam" com a frequência, toda a energia do
transmissor é transferida para o espaço, e assim o sinal de rádio vai mais longe. Já se sabe
(e é comum que ocorram casos em que com apenas 0,01 Watt de potência se consegue
falar de um país para outro com uma boa antena!)

Funcionamento básico do circuito escolhido
No transmissor de FM o circuito amplificador será o transistor 2N2222. Nesta
configuração, a bobina (L1) e o trimmer (VC) em paralelo determinando a frequência de
operação, então quando se varia a capacitância, vai variar a frequência do transmissor,
funcionando como um circuito ressonante LC, quando alimentado o circuito LC o
capacitor tem um ciclo de carga e descarga, e o indutor tende a oferecer uma resistência
a passagem da corrente, sendo assim quando é alimentado o circuito LC o capacitor vai
carregar, e descarregar em cima do indutor. Quando o capacitor estiver descarregando, o
indutor vai gerar um campo magnético, na hora em que o capacitor estiver completamente
descarregado o campo do indutor vai começar a retrair e vai gerar uma corrente no sentido
contrário do que o capacitor gerou.
Isso vai fazer com que o capacitor se carregue novamente com a polaridade invertida e
esse ciclo vai repetir sem parar, essa interação entre os dois vai gerar o sinal FM.
Ao falar no microfone o sinal vai se misturar com a frequência que está sendo gerado pelo
circuito LC.
O resultado dessa mistura vai dar o sinal que será transmitida na antena.
Ao falar no microfone o som vai excitar o microfone, fazendo com que gere um sinal
alternado muito baixo, sendo enviado na base do transistor, e ele irá amplificar o sinal
que está entrando.
A modulação do sinal de áudio é feita diretamente na base do transistor por intermédio
do capacitor (C1) que introduz uma perturbação de baixa frequência correspondente ao
sinal de voz captado pelo microfone.
O resistor R1 controla a sensibilidade do microfone de eletreto, seu valor pode variar
entre 4,7kΩ a 10kΩ. A maior sensibilidade pode ser obtida com R1 igual a 4,7kΩ sendo
ideal para captação sonora distante do locutor, favorecendo a camuflagem do transmissor
Enquanto o capacitor C4, entre o coletor e o emissor do transistor é responsável pela
realimentação de sinal que mantém as oscilações. Essas oscilações são geradas por causa
da modulação de frequência, enquanto que a amplitude não se altera, ela estará sempre
travada, o que trava essa amplitude é o capacitor, conforme muda essa capacitância, muda
a modulação.
Os resistores R2 e R3 polarizam a base do transistor enquanto que C2 faz o seu
desacoplamento. Para se evitar instabilidades ao usar o aparelho, o operador deve evitar
qualquer movimento brusco, de modo a não fazer fugir a frequência.
Para ajustar o transmissor ligue a uma distância de 3 a 5 metros um rádio FM fora de
estação (numa frequência livre). Em seguida, coloque as pilhas no transmissor e ajuste
vagarosamente com uma chave de fendas o trimmer CV até ouvir o sinal na forma de uma
espécie de sopro. Quando isso acontecer fale no microfone e veja se sua voz sai
claramente. Se houver fuga da frequência, ou então, quando você se afastar o sinal sumir,
logo é sinal que não é este ainda o sinal principal (fundamental).
Continue ajustando até “pegar” o sinal mais forte. Afaste-
se do rádio falando no
microfone, para verificar se o alcance satisfaz. Uma vez comprovado o funcionamento é
só usar o aparelho.
Caso ocorra dificuldades nos ajustes, retire a bobina e a enrole novamente com mais ou
menos espiras.
O circuito elétrico completo do transmissor de FM é apresentado na figura 6.

Figura 6 – circuito escolhido

Lista de Material para a montagem do transmissor com 2n2222
 Resistores 5% 1/8 w:
o R1 = 10kΩ (marrom, preto, laranja, ouro)
o R2 = 6,8kΩ (azul, cinza, vermelho, ouro)
o R3 = 4,7kΩ (amarelo, violeta, vermelho, ouro.)
o R4 = 39Ω (laranja, branco, preto, ouro.)
 Capacitores
o C1, C3 = 100nF (104) – Cerâmico
o C2 = 6,8nF (682) – Cerâmico
o C4= 6.8pF (6p8) – Cerâmico
o C5 = 10pF (10p) – Cerâmico
o C6 = 10µF/16V – Eletrolítico
 Semicondutor
o T1 = 2n2218 ou 2n2219 ou 2n2222
 Diversos
o L1 = veja texto
o B1 = Bateria de 9 a 12 volts
o Mic = Microfone de eletreto
o Ant = Antena telescópica de 72cm
o CV = Capacitor variável de 3-30pF (Verde)
o Placa de circuito impresso, cabos, solda, etc

Bibliografia
Acesso em 04/11/18 https://www.te1.com.br/2008/12/transmissor-de-fm-potente-com-
2n2218/
Acesso em 04/11/18 http://www.av.it.pt/nbcarvalho/radio/Transmissor_FM.htm
http://www.newtoncbraga.com.br/arquivos/transmissores_vol1.pdf
Acesso em 10/11/18 https://www.brlogic.com/blog/am-fm-web/
Acesso em 15/11/18 http://eletronicaemcasa.blogspot.com/2013/01/transmissor-de-fm-
portatil.html