Atividade Prática - Comunicação Eletrônica II willians

Prévia do material em texto

Comunicação Eletrônica II - ELT
Aluno (a): Willians da Silva Campos
Data: 16 / 12 / 2019.
Atividade Prática e de Pesquisa
NOTA:
INSTRUÇÕES:
· Esta Avaliação contém 20 (vinte) questões, totalizando 10 (dez) pontos;
· Baixe o arquivo disponível com a Atividade de Pesquisa;
· Você deve preencher dos dados no Cabeçalho para sua identificação: 
· Nome / Data de entrega.
· As respostas devem ser digitadas abaixo de cada pergunta;
· Ao terminar grave o arquivo com o nome Atividade Prática;
· Envio o arquivo pelo sistema no local indicado;
· Em caso de dúvidas consulte o seu Tutor.
Parte 1: Questionário
1. O que seria um arranjo PARASITA?
R: consiste em uma antena básica conectada a uma linha de transmissão acrescida de um ou mais condutores adicionais que estão conectados á linha de transmissão.
2. Identifique as imagens a, b, c e d abaixo:
R: a  guia de ondas retangular. B. Guia de onda dielétrico planar c. Guia de onda circular d. Fibra óptica
3. O guia de ondas retangular tem uma largura de 0,65 polegadas e uma altura de 0,38 polegada. (a) Qual é a frequência de corte? (b) Qual é a frequência de operação típica para este guia de ondas?
R: Considere um guia de onda com seção transversal uniforme. O guia pode ser do tipo metálico ou dielétrico.  Se o guia for constituído de mais de um meio material, estes são considerados lineares, homogêneos e isotrópicos e sem perdas. Nesse caso, soluções gerais têm de ser obtidas em cada região e as condições em cada interface têm de ser utilizadas para determinação final dos campos.
4. Uma estação terrestre de satélite está localizada na longitude 95° oeste, latitude 30° norte. O satélite está localizado a 121° de longitude oeste em órbita geoestacionária. Determine os valores aproximados de azimute e elevação para a antena.
R: Pode ser de interesse apontar, por exemplo, uma antena parabólica para um satélite de comunicação, ou meteorológico. Esses tipos de satélites são chamados de ``geoestacionários'', porque suas órbitas equatoriais possuem período igual a um dia o que faz com que o artefato nos pareça ``parado'' no céu. Sendo a órbita equatorial, a sua latitude . Restando a determinar somente a sua longitude , geralmente fornecido, e o módulo de seu raio vetor  o período de 24h o determina.
5. O que é uma LINHA BALANCEADA e uma LINHA NÃO BALANCEADA?
R: Conexões não-balanceadas empregam dois condutores: um no potencial do aterramento e o outro conduzindo o sinal. Os equipamentos que operam em nível de -10 dBV quase sempre usam conexões não-balanceadas. Conexões balanceadas empregam dois condutores, cada um conduzindo o mesmo potencial de sinal, mas com polaridade invertida em relação um ao outro. A conexão balanceada pode ter ou não uma referência de aterramento. Se não tiver, é chamada de conexão “flutuante”. Uma conexão balanceada com referência de aterramento requer três condutores, sendo o terceiro o potencial de aterramento (uma conexão flutuante pode também ter um terceiro condutor, mas ele é usado como blindagem e não como potencial de aterramento).
Muito freqüentemente. equipamentos profissionais modernos usam acoplamento direto (e não transformadores). A entrada balanceada com acoplamento direto muitas vezes é chamada de “entrada diferencial”. Uma das desvantagens dos circuitos diferenciais é que eles podem não estar “flutuantes”, e por isso às vezes é preciso adicionar transformadores auxiliares para eliminar o ruído induzido (devido aos loops de terra ou a níveis muito altos de sinais de ruído). As entradas (e saídas) balanceadas algumas vezes são implementadas usando um transformador, que pode ou não possuir um tap central. Quando presente, o tap central em geral não deve ser aterrado. A presença de um transformador não garante o balanceamento do circuito; uma conexão não-balanceada pode estar acoplada por transformador, e uma saída balanceada pode ser desbalanceada.
6. Qual a principal utilização dos satélites de Comunicação?
R:Os satélites de comunicação, atualmente, estacionam muito longe da Terra — a 35 860 quilômetros de altitude, cerca de um décimo da distância à Lua. A nova geração, em vez disso, ficará abaixo de 10 000 quilômetros de altitude. A aproximação vai alterar a tecnologia das comunicações. Para melhor.
7. Uma antena pode transmitir e receber ao mesmo tempo? Se Sim! Justifique a sua resposta.
As antenas podem ser usadas tanto para emitir quanto para receber sinais eletromagnéticos. Mas como se dá esse processo?
Uma corrente elétrica alternada é produzida no transmissor e esse tipo de corrente tem sua intensidade variando em função do tempo, de acordo com a função trigonométrica seno, a essa variação associamos uma grandeza chamada frequência, que é medida em hertz. A corrente então oscila ao longo de um condutor e essa oscilação vai produzir um campo eletromagnético, ou seja, vai produzir ondas eletromagnéticas. As ondas eletromagnéticas produzidas são emitidas e viajam através do espaço em todas as direções, como o espaço está repleto de ondas eletromagnéticas vindas de diversas fontes, e como são ondas, elas possuem frequência e comprimento de onda. É exatamente essas duas grandezas que vão diferenciar uma da outra.
Cada onda tem sua própria frequência, quanto maior o valor da frequência, menor será o comprimento de onda. Logo, quanto maior o comprimento de onda, menor será a frequência da onda. Essas ondas chegam a uma infinidade de antenas receptadoras espalhadas pelas cidades, mas cada antena irá captar apenas as ondas que estão na faixa de frequência programada. Ao chegar na antena receptora, a onda irá induzir uma corrente alternada que oscilará com uma frequência igual a sua. Apesar dessa corrente ser bem mais fraca do que a corrente que gerou a onda na antena transmissora, ela pode ser amplificada no aparelho receptor.
Vamos analisar, por exemplo, o que ocorre no caso de uma antena de uma estação de rádio. O som produzido pela voz do locutor é convertido em corrente elétrica de baixa frequência no microfone. Essa corrente de baixa frequência provoca alterações na corrente de alta frequência da estação e é essa corrente de alta frequência que nos proporciona identificar a estação de rádio no visor do aparelho.
Assim, as duas correntes elétricas, a de baixa e a de alta frequência, combinam-se, e a corrente de alta frequência se transforma numa espécie de transporte da corrente de baixa frequência - que é a voz do locutor. Essa nova corrente chega então na antena transmissora da estação e essa emite ondas eletromagnéticas em todas as direções do espaço, ou seja, propaga informações. Essas informações na forma de ondas eletromagnéticas são captadas pela antena receptora de um aparelho de rádio.
8. O que seria o Microstrip e o Stripline?
R: A importância das técnicas de interconexão de placas de circuito impresso aumenta com a frequência de operação. Em frequências mais altas, a fiação da linha de transmissão fornece desempenho superior, minimizando a diafonia, a distorção do sinal e a radiação (em comparação com a fiação ponto a ponto comum). Ao implementar linhas de transmissão em uma placa de circuito impresso, existem duas opções: microstrip e stripline.
Microstrip
Uma linha de transmissão de micro faixas consiste em um traço de cobre separado de um plano de terra por um substrato isolante. Esta configuração está representada na imagem abaixo.
Como um lado do condutor é exposto ao ar, essas linhas de transmissão só podem existir nas camadas superior e inferior da placa de circuito impresso. A impedância do traço é influenciada pelo dielétrico do material do substrato e pelo ar acima dele.
Stripline
Ao contrário da micro-tira, as linhas de transmissão de linha de cabo estão totalmente contidas em um substrato - que é ensanduichado entre dois planos de terra.
Devido à natureza impregnada de substrato da tira de linha, essas linhas de transmissão só podem existir em camadas internas de roteamento e requerem um mínimo de 3 camadas de placa (2 planos de solo e uma camada de roteamento).Embora a imagem acima mostre o substrato como uma camada única e contígua, se você estiver familiarizado com o processo de construção de placas de circuito impresso , saberá que esse não é o caso. A metade do substrato abaixo do traço faz parte do laminado de PCB, enquanto o substrato acima do traço é pré - impregnado . O dielétrico de ambos os materiais afeta a impedância da linha de transmissão.
9. Um cabo coaxial RG 11/U (espuma) tem uma onda estacionária de tensão com máximo de 52 V e mínimo de 17 V. Determine:
(a) o SWR; L = d Vp = 25 x 10E-9 x 2 x 10E+8 = 5 metros
(b) o coeficiente de reflexão; e 55 / 2e+8 = 275 ns.
(c) o valor da carga resistiva.  R = Ri V / (E-V)
R:
10. O que deverá acontecer quando a polarização circular for usada no transmissor e no receptor?
R: Se a linha não tiver perdas, ou melhor, perdas desprezíveis, então os termos R e G serão extremamente pequenos em relação as reatâncias indutivas e capacitivas da linha. A formula da impedância característica da linha fica simplificada, como mostrado a seguir, o que comprova mais uma vez a natureza RESISTIVA desta impedância. (não tem termos com j)
Parte 2: Pesquisa
11. Descreva a operação de uma linha de transmissão de um quarto ou meio comprimento de onda na frequência de operação se a linha estiver aberta ou em curto circuito. Como essa linha pode ser usada?
R: Meio de transmissão é o meio físico por onde os dados vão trafegar entre cliente e servidor. Vários meios físicos podem ser utilizados, cada um de acordo com o ambiente e a distância desejada. Alguns exemplos podem ser: par trançado, cabo coaxial, fibra ótica ou rádio (sem fio)
12. Explique como uma linha de transmissão coaxial (RG 59/U) poderia ser usada como um filtro para eliminar a interferência na entrada de um receptor. Considere uma frequência de 102,3 MHz. Projete o filtro e calcule o tamanho.
R: O cabo coaxial é um tipo de cabo condutor usado para transmitir sinais. O cabo coaxial é constituído por diversas camadas concêntricas de condutores e isolantes, daí o nome coaxial.
O cabo coaxial é constituído por um fio de cobre condutor revestido por um material isolante e rodeado duma Blindagem, o que permite transmissões de frequências muito elevadas e isto para longas distâncias.
O cabo coaxial possui vantagens em relação aos outros condutores utilizados tradicionalmente em linhas de transmissão por causa de sua blindagem adicional, que o protege contra o fenómeno da indução, causado por interferências elétricas ou magnéticas externas. Essa blindagem constitui-se de uma malha metálica (condutor externo) que envolve um condutor interno isolado.
13. Onde estão localizados os dois condutores de uma linha de transmissão coaxial conectada em uma antena vertical de comprimento de onda de um quarto de onda?
R: Antena é o dispositivo cuja função é transformar energia eletromagnética guiada pela linha de transmissão em energia eletromagnética irradiada, pode-se também dizer que esta lei serve também no sentido inverso, isto é, transformar energia eletromagnética irradiada em energia eletromagnética guiada para a linha de transmissão. Portanto, sua função é primordial em qualquer comunicação onde exista radiofrequência. A relação entre as potências de emissão e recepção é proporcional e obedece à Fórmula de Friis. 
As primeiras antenas presume-se, foram criadas por Heinrich Hertz, em 1886, com a finalidade de auxiliar no estudo e desenvolvimento das teorias eletromagnéticas.
Hertz pesquisou diversos dispositivos durante a realização de seus experimentos para testar e provar a teoria eletromagnética, esta proposta pelo matemático e físico James Clerk Maxwell.
As primeiras antenas que se tem notícia foram produzidas por Hertz. Na verdade eram duas placas de metal conectadas a dois bastões metálicos. Estes dispositivos eram ligados a duas esferas, e estas separadas entre si por uma distância pré-determinada. Nas esferas era adaptada uma bobina que gerava descargas por centelhamento. As centelhas por sua vez, ao atravessar o espaço entre esferas, produziam ondas eletromagnéticas oscilatórias nos bastões.
Desde as primeiras antenas até a atualidade, os princípios físicos que regem seu projeto e desenvolvimento foram sendo aprimorados e descobertas novas maneiras e tecnologias de se transmitir e receber sinais eletromagnéticos.
A antena dipolo é definida como retilínea, sem ligação com o potencial terra, cuja extensão é de um comprimento de onda. Normalmente é alimentada pelo centro. A figura 3.8 mostra uma antena dipolo na prática, note-se, que a linha de transmissão é representada como um cabo coaxial, embora existam outras linhas.
14. Se uma antena vertical for muito longa para a frequência desejada de operação, o que pode ser feito para levá-la para a ressonância?
R: As antenas coletivas, que hoje são utilizadas em grande parte dos edifícios de apartamentos, estão sujeitas aos fenômenos observados nas antenas comuns e exigem maiores cuidados, tanto na colocação, como na manutenção.
Veja neste artigo, o que é uma antena e, principalmente, como tratar do caso específico das antenas coletivas.
O que é uma antena? Como são produzidos os sinais de TV e FM? Por que a antena é tão importante na recepção de TV e FM?
Quando se adquire um caro aparelho de som com sintonizador de FM ou ainda um sofisticado aparelho de TV em cores, pouco se preocupa com um elemento mais barato, mas de fundamental importância para o desempenho do conjunto.
De nada adianta o melhor televisor do mundo, ou o melhor FM do mundo, se ele for colocado em local de má recepção de sinais e sem uma antena apropriada ou corretamente instalada.
A antena é um elo fundamental na cadeia que tem início na estação transmissora e que termina no televisor ou no receptor de FM.
Escolher uma boa antena, instalar corretamente uma antena e finalmente ligar bem a antena, são atributos importantes do praticante profissional da eletrônica.
Na verdade, a preocupação com a antena não é muito bem explorada atualmente, de modo que quem souber explorá-la, sem dúvida, terá um sucesso muito maior na sua atividade de técnico.
E, mesmo os que não são realmente técnicos formados, mas que desejam aprender como realizar uma instalação correta de antenas simples ou coletivas podem lucrar muito com isso.
Serviço bem feito é sempre bem pago, não importando quem o faça!
A finalidade deste artigo é justamente levar aos nossos leitores um pouco sobre antenas de TV e FM. Seus princípios básicos de funcionamento, colocação e ligação, serão explorados de maneira simples, ajudando o profissional e o amador.
15. A sonda espacial da NASA opera em 8,4 GHz. Sua localização está além de Marte, rumo ao espaço sideral. Explique em detalhes como você manteria e/ou melhoraria a intensidade do sinal no receptor principal na Califórnia. Explique como a velocidade de uma aeronave pode ser medi- da usando técnicas de radar de pulso.
R: Sonda espacial é uma nave espacial não tripulada, utilizada para a exploração remota de outros planetas, satélites, asteroides ou cometas. Normalmente as sondas tem recursos de telemetria, que permitem estudar à distância suas características físico-químicas, tirar fotografias e por vezes também o seu meio ambiente. Algumas sondas, como Landers ou Rovers, pousam na superfície dos astros celestes, para estudos de sua geologia e do seu clima. As primeiras sondas para estudar outros astros foram lançadas no fim da década de 1950 pela extinta União Soviética e Estados Unidos, logo no início da exploração espacial, e que ajudaram muito a desvendar os mistérios do Universo. Recentemente, a Agência Espacial Europeia, Japão, República Popular da China e Índia também já lançaram as suas sondas.
16. Que tecnologia de semicondutores originalmente desenvolvida para aplicações informáticas e digitais é hoje muito usada para fazer circuitos de rádio em micro-ondas?
R: Um díodo é um dispositivo de dois terminais, tendo dois elétrodos ativos, entre os quais se permite a transferência de corrente em apenasum sentido. Díodos são conhecidos pela sua propriedade de corrente unidirecional, em que, a corrente elétrica é deixado fluir numa direção. Basicamente, os díodos são utilizados para criar formas de onda o caso dos retificadores, pode ser usada dentro de fontes de alimentação ou dentro de detetores de rádio. Podem também ser usados em circuitos onde o efeito de circulação em apenas um sentido é necessário.
A maioria dos díodos são semicondutores de silício, no entanto, o germânio é também por vezes usado. Díodos, vamos chamar mais especializados, executam funções especificas tais como variação da capacidade em função da tensão(varicap), regulação de tensão(zener), emissão de luz (LED) para além de outros menos usados mas com funções muito especificas. Alguns dos diferentes tipos de diodos são os seguintes:
17. Como um satélite é mantido em órbita? Explique as forças de equilíbrio.
R: O segredo para que esses objetos permaneçam no espaço, girando ao redor da Terra, é o “empurrão” dado pelos foguetes que colocam os satélites em órbita. Depois de subir ao espaço, um estágio propulsor acelera o satélite a uma velocidade que não seja tão pequena para que ele caia na Terra nem tão grande para que ele escape da gravidade do planeta. “Se a velocidade for aplicada corretamente, o satélite tenta se afastar continuamente da Terra em direção ao espaço, mas ao mesmo tempo é puxado de volta pela gravidade. O resultado é como se ele estivesse sempre caindo, mas sem tocar a superfície do planeta, descrevendo uma trajetória circular ao redor do globo”, afirma o engenheiro Petrônio Noronha de Souza, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). No quadro abaixo, mostramos o princípio que mantém os satélites no ar, elucidado ainda no século 17 pelo físico e matemático inglês Isaac Newton.
18. Explique como podemos descobrir onde estamos na Terra, se tivermos um receptor GPS que dá resultados em latitude e longitude.
R: O GPS (Global Positioning System - Sistema de Posicionamento Global) é um aparelho que teve sua origem no Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Sua função é a de identificar a localização de um aparelho chamado de receptor GPS.
Os aparelhos receptores, por sua vez, têm a função de enviar um sinal para os satélites. Assim, fazendo alguns cálculos, os quais você poderá visualizar mais abaixo, o receptor GPS consegue determinar qual a sua posição e, com a ajuda de alguns mapas de cidades, indicar quais caminhos você pode percorrer para chegar ao local desejado.
19. Cite três potenciais novas aplicações para a comunicação via fibra óptica que não está na lista na Figura 5-9 do livro, mas que aproveitam os benefícios listados na Figura 5-10 do livro.
R: celulares, carros e jogos
20. Poderia uma luz incandescente ser usada em um transmissor de fibra óptica? Explique os possíveis benefícios e desvantagens.
R: As fibras óticas são filamentos flexíveis fabricados em materiais transparentes como fibras de vidro ou plástico e que são utilizadas como meio de propagação da luz. As fibras ópticas são geralmente muito finas, com apenas alguns micrômetros de espessura (10-6 m), mas podem ter vários quilômetros de comprimento. Fibras ópticas têm diversas aplicações, sendo a transmissão de dados uma das mais comuns.
Comunicação Eletrônica II - ELT
Comunicação Eletrônica II - ELT