Ondas e linhas - Exercicios de linhas de transmissão

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
CAMPUS VITÓRIA DA CONQUISTA
JOSÉ VICTOR CARDOSO LACERDA
ONDAS ELETROMAGNÉTICAS 
EXÉRCICIOS SOBRE LINHAS DE TRANSMISSÃO
VITÓRIA DA CONQUISTA
2021
1. Explique as diferenças entre câmera blindada semi-anecoica e anecoica, qual a utilidade destas câmeras?
Uma câmera anecoica ou câmara sem eco, é uma sala projetada para conter reflexões, tanto de ondas sonoras quanto eletromagnéticas; também são isoladas de fontes externas de ruído. Essas características possibilitam simular um espaço aberto de dimensão infinita. É muito utilizada no contexto acústico (ondas sonoras) para minimizar as reflexões em uma sala, conduzindo experimentos em condições de “campo livre”.  Experimentos comuns em câmaras anecoicas incluem medir a função de transferência de um alto-falante ou a direção da radiação do ruído de um equipamento industrial. Em geral, o interior de uma câmara anecoica é muito silencioso, com níveis de ruído na faixa de 10–20 dBA. Existem algumas câmaras anecoicas onde é possível medir um nível de ruído abaixo de 0 dBA, que é o limite onde o ouvido humano pode tipicamente detectar sons, portanto um ser humano em uma câmara como essa poderia ter a sensação de total ausência de som.
Câmaras totalmente anecoicas tem o objetivo de absorver energia em todas as direções. Câmaras semi-anecoicas tem um chão sólido que atua como uma superfície para suportar itens pesados, como carros, máquinas de lavar ou equipamentos industriais, de uma maneira mais eficiente que o material absorvente encontrado em câmaras totalmente anecoicas. Este chão é amortecido de modo a isolá-lo de vibração externa ou sinais eletromagnéticos. Um estúdio de gravação geralmente utiliza uma câmara semi-anecoica para produzir música de alta qualidade, livre de ruído externo e ecos indesejados.
2. Quais são as linhas de transmissões mais utilizadas? Quais são os valores das impedâncias destas linhas?
2.1. Linha Paralela:
É o formado por dois condutores que correm paralelos, mantidos a uma distância constante através de espaçadores feitos de material isolante, conforme mostra a Figura 1.
A impedância de uma linha de transmissão formada por dois fios paralelos depende do diâmetro dos fios usados e da distância que os separa. A fórmula (1) possibilita o cálculo da impedância em função dos parâmetros indicados. A separação entre os condutores varia, dependendo do tipo de aplicação e do tipo de sinal que deve ser conduzido. 
As aplicações mais comuns em telecomunicações são em linhas telefônicas e telegráficas rurais e eventualmente usadas para conectar um transmissor a um sistema de antenas. A principal desvantagem no uso deste tipo de linha de transmissão está na sua perda por irradiação, além da possibilidade de captação de ruídos, já que não existe blindagem.
Figura 1: Linha paralela de dois condutores
	Para D > 2d , onde D é a distância entre o os fios, d é o diâmetro dos fios e Zo a impedância em Ohms. O valor mais comum de Zo é de 300 ohms para linha paralela sem torção utilizada na transmissão de rádio.
2.2. Par trançado
Outro tipo de linha de transmissão formada por dois fios de mesmas características é a formada por um par de condutores trançados, conforme mostra a Figura 2. Bastante usada em telefonia, este tipo de linha de transmissão não é indicado para a transmissão de sinais de frequências elevadas, dadas suas perdas. Além disso, suas características mudam quando a linha está molhada. O valor de Zo para um par trançado é de cerca de 100 ohms. 
Figura 2: Par trançado
2.3. Cabo Coaxial 
Existem dois tipos de cabos coaxiais. Os cabos coaxiais rígidos que possuem como dielétrico o ar e os cabos coaxiais flexíveis que usam uma substância sólida como dielétrico. Temos o cabo coaxial rígido na Figura 3. 
 Figura 3: O cabo coaxial rígido
Conforme podemos ver pela figura, o condutor interno é mantido a uma distância constante do condutor externo (que funciona como blindagem) através de arruelas isolantes. As arruelas são espalhadas ao longo do cabo, mantendo uma separação constante entre elas. A grande vantagem deste tipo de linha está no fato de que o campo magnético do condutor interno não consegue sair de seu interior devido à presença da blindagem. Este fato também impede que o condutor interno capte interferências. 
Um problema prático que este tipo de linha encontra está na dificuldade em se manter a separação entre os condutores quando se necessita de uma trajetória curva. Além disso, ela é sensível à umidade, pois em seu interior existe ar, o que pode mudar suas características causando perdas e são caras. Limitando suas aplicações a percursos pequenos. Nos casos em que existe a sensibilidade a umidade pela entrada de ar, os espaços internos são preenchidos por um gás inerte como o hélio ou mesmo o argônio sob pressão.
Um tipo muito mais usado e melhor é o cabo coaxial flexível em que, em lugar do ar como dielétrico é usada um material sólido como plásticos escolhidos de acordo com suas propriedades, de modo a causar um mínimo de perdas. Na figura 4 temos um cabo coaxial deste tipo.
Os valores típicos de Zo são 50 ou 75 ohms para um cabo coaxial.
 Figura 4: O cabo coaxial flexível
3. Uma trilha de um circuito impresso poderá ser considerado uma linha de transmissão? Explique?
Com o uso de componentes de alta frequência (acima de GHz) em placas de circuito impresso, as trilhas destas placas passaram a se comportar como linhas de transmissão, e o estudo de linhas de fita (micro strip e strip-lines) antes restrito a circuitos de micro-ondas, passou a ser largamente empregado em circuitos impressos. As descontinuidades causadas nas trilhas, como por exemplo, a presença das vias, passaram a ser analisadas e consideradas na análise do sinal.
4. Explique por que as linhas de transmissão de 60 Hz são irradiadores ineficientes.
A linha irradia campos eletromagnéticos na sua vizinhança, podendo causar interferências e problemas de saúde. Uma publicação do INCIRP[3] define como limites para frequência industrial (50 ou 60 Hz) os valores de 10 e 8,33 kV/m, respectivamente. Os limites para campo magnético, em 50 e 60 Hz, são de 500 e 420 microteslas, respectivamente.