Atividade de pesquisa - Comunicação Eletrônica II PRONTO

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Comunicação Eletrônica II - CT
Aluno (a): JONATHAS DE AS STALHER
Data: 03 / 08 /21
Avaliação de Pesquisa 
NOTA:
INSTRUÇÕES:
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1) 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: Por exemplo, se uma carga de 120Ω deve ser casada a uma linha de 75Ω, o transformador de quarto de onda deve ter uma impedância característica de aproximadamente 95Ω, conforme Com o transformador de impedância de tamanho 𝜆 4, como o transformador coloca uma impedância que é igual à impedância da linha, a linha é casada, não existindo mais a onda estacionária, apenas no trecho de 𝜆 4 (entre o transformador e a carga). Sem o transformador de impedância temos a presença da onda estacionária, em função do descasamento. Transformador de quarto de onda É importante ressaltar que, como o transformador é calculado para um comprimento de onda específico, pequenas variações na frequência de operação podem acarretar no descasamento da linha O objetivo da rede de casamento é fazer a impedância de entrada da rede de casamento 𝑍𝑖𝑛 ser igual à 𝑍0. Isso pode ser obtido através da inserção de um elemento reativo apropriado (∓𝑗). O elemento pode ser inserido em série ou em paralelo. Como vimos anteriormente, elementos reativos podem ser construídos através de uma LT de tamanho apropriado, terminada em curto-circuito ou circuito aberto. A impedância de entrada de uma LT sem perdas terminada em curto-circuito é sempre uma reatância pura, dada por 𝑍𝑖𝑛 = 𝑗𝑍0𝑡𝑔(𝛽𝑙) (uma impedância puramente reativa, já que Z = R + jX, com R = 0, ou seja, na entrada da linha só aparece uma reatância). A impedância de entrada de uma LT sem perdas terminada em circuito aberto também é sempre uma reatância pura, dada por 𝑍𝑖𝑛 = −𝑗𝑍0 cot(𝛽𝑙). Dependendo do comprimento da linha, estas reatâncias podem aparecer indutivas (+𝑗 ) ou capacitivas (−𝑗 ), o que é usado para gerar indutores e capacitores em micro-ondas
2) Explique uma linha de transmissão coaxial (RG 59/U) poderia ser usada como um filtro para eliminar a interferência na entrada de um receptor como. Considere uma frequência de 102,3 MHz. Projete o filtro e calcule o tamanho.
3) 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: Plano-Terra (Marconi) – vertical ¼ de onda Omnidirecionais: antenas que transmitem uma quantidade igual de energia na direção horizontal Comprimento da antena: -1/4 de onda (Lambda/4) radiador principal , ¼ de onda radiais plano terra. -características omnidirecionais -Fornece quantidade ideal de radiação em todas as direções -Uso: -Estações de radiodifusão AM (MF) -Estações centrais (polícia, radiotaxi) Funcionamento: -Alimentada com cabo coaxial – o condutor central é conectado a esse radiador -Enquanto a blindagem é conectada na terra -Com esse arranjo, a terra funciona como um “espelho elétrico” – fornecendo o outro ¼ de onda da antena. -Tornando um equivalente ao dipolo vertical -O resultado é uma omnidirecional polarizada verticalmente.
4) 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: A antena Yagi é formada por dipolos em paralelo, sendo o principal deles um dipolo de meia onda chamado de excitador, e elementos parasitas passivos, denominados refletores e diretores apoiados sobre um suporte comum conforme a Figura 20. Para Gomes (2007, p. 369), a função dos elementos parasitas é elevar o ganho da antena e sua relação frente-costas, diminuindo a largura do feixe.
5) 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 medida usando técnicas de radar de pulso.
6) Que tecnologia de semicondutores originalmente desenvolvida para aplicações informáticas e digitais é hoje muito usada para fazer circuitos de rádio em micro-ondas?
R: Os semicondutores são materiais que, em zero absoluto de temperatura, atuariam como isolantes elétricos. Mediante o fornecimento de calor-ou energia luminosa, são postos em movimento 'porta-cargas' elétricos dentro do semicondutor. À temperatura ambiente, tal mobilidade alcança um nível que nos permite falar de condutividade. Esta encontra-se entre a dos metais e a dos isolantes, motivo pelo qual recebe o nome de semicondutor" (Gergely, 1985, p, 52). 2 Os circuitos digitais são concebidos para o tratamento de informações expressas sob forma digital, funcionando usualmente com base no sistema binário; já os circuitos lineares (ou analógicos) processam sinais de forma linear, isto é, operam com base em sinais que apresentam valores análogos aos que estão sendo medidos. Contrariamente aos circuitos digitais - que têm utilização geral -, os lineares são previstos para a realização de tarefas específicas, sendo incorporados em instrumentos de medição, eletrodomésticos, etc. 14 sempenha r várias funções, e os circuitos hídricos.3 Acrescente-se que o domínio da microeletrônica inclui ainda os dispositivos opto-eletrônicos, como células fotovoltaicas, diodos a laser, etc. No decorrer do presente estudo, o foco das atenções será dirigido para os circuitos integrados digitais, estes dispositivos que agregam milhares de componentes discretos em uma pastilha para que, integrados dessa forma, se comportem como um só e complexo sistema. Ao falar-se, portanto, de circuitos integrados, está-se referindo a esta unidade constituída pela pastilha de silício (o "chip") e à embalagem com seus terminais metálicos que a contém. 1. A EVOLUÇAO DOS COMPONENTES ELETRÕNICOS Tem-se uma maneira expedita de sumariar os avanços observados no domínio dos componentes eletrônicos a partir da associação desses últimos com as sucessivas gerações de computadores, definidas em função dos progressos técnicos mais significativos incorporados a seus elementos básicos. É preciso não perder de vista, não obstante, que o critério de levar unicamente em conta a evolução do "hardware" nem sempre tem-se revelado suficientemente explícito como linha demarcatória separando distintas gerações de equipamentos de computação. De um modo amplo, é indiscutível que essa passagem tem sido marcada por alterações de monta nas características principais das máquinas, refletindo-se em reduções de tamanho (miniaturização) e melhorias de desempenho, que redundaram em maior confiabilidade de funcionamento (maior tempo médio entre duas panes sucessivas), aumento da capacidade de tratamento de operações complexas e velocidade mais elevada de processamento de informações. ' No referente às melhorias introduzidas no "hardware", o principal elemento evocado para estabelecer a distinção entre duas gerações sucessivas de máquinas reporta-se aos avanços na tecnologia dos interruptores eletrônicos, ou seja, daqueles componentes que possibilitam a realização das seqüências de operações lógicas pelos computadores. Verifica-se que, nesse campo dos interruptores, foi efetivamente longo o caminho percorrido desde o surgimento do relé, o primeiro dispositivo para tanto utilizado e que haveria de se revelar não satisfatório tendo em conta os fins almejados. Na prática, os equipamentos funcionando com base em relés, que são ainda elementos de conexão eletromecânica para controlar correntes elétricas, estavam sujeitos a panes repetidas e ofereciam uma velocidade decálculo extremamente reduzida.
7) Como um satélite é mantido em órbita? Explique as forças de equilíbrio.
8) Explique como podemos descobrir onde estamos na Terra, se tivermos um receptor GPS que dá resultados em latitude e longitude.
R: O GPS funciona a partir de uma rede de 24 satélites na órbita próxima da Terra. Estes, por sua vez, trocam sinais com o seu dispositivo e, a partir disso, são capazes de dizer onde você está na superfície da Terra
9) 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.
Poderia uma luz incandescente ser usada em um transmissor de fibra óptica? Explique os possíveis benefícios e desvantagen. Para converter um sinal elétrico em um sinal luminoso precisamos de dispositivos que tenham boa velocidade de resposta, uma característica de frequência (cor) que possa ser transmitida com facilidade pelas fibras ópticas, além de recursos que facilitem seu acoplamento.
A primeira fonte de sinal que apresenta estas características e que, por seu baixo custo, é a mais usada é o diodo emissor de luz ou LED.
Além de uma resposta de frequência bastante boa, pois um LED pode ser modulado facilmente com sinais de até várias dezenas de megahertz sem problemas, ele consiste numa fonte de dimensões bastante reduzidas e portanto de acoplamento muito fácil a um sistema de fibras ópticas.
Na figura 9 temos uma maneira simples de se fazer um acoplamento "caseiro" de um LED a uma fibra óptica e que pode servir para experiências e mesmo algumas montagens simples usando os dois dispositivos.
 
A fibra é mantida em posição com a ajuda de uma gota de cola epóxi nesta disposição experimental.
O LED pode ser de qualquer tipo, mas os de cor vermelha ou infravermelhos são os que melhor se adaptam às características ópticas das fibras, conforme já vimos em artigo anterior quando falamos das frequências que são mais facilmente transmitidas.
Devemos ainda citar como vantagem importante para a utilização dos LEDs como fontes de sinal nos sistemas de fibras ópticas a possibilidade de trabalharmos numa frequência muito estreita de transmissão já que estes dispositivos são fontes monocromáticas.
Como extensão dos LEDs podemos citar como fontes de sinais para sistemas de fibras ópticas os diodos laser, que basicamente possuem uma estrutura semelhante à dos LEDs comuns mas com características adicionais que possibilitam a produção de um feixe de radiação colimado, monocromático e coerente de muito maior intensidade.
Na figura 10 temos um diodo laser comum que pode ser usado com fibras ópticas.
 
Os Lasers semicondutores também podem ser modulados com sinais de frequências relativamente elevadas.
Outras fontes de luz, como lâmpadas incandescentes, lasers à gás e de outros tipos que não sejam semicondutores, lâmpadas neon e de outros gases, podem ter grande intensidades, mas apresentam duas dificuldades básicas: velocidade de resposta e dimensões.
Uma lâmpada neon, por exemplo, não pode ser modulada por frequências de sinais que vão além de algumas poucas dezenas de quilohertz.
Da mesma forma, se bem que uma lâmpada fluorescente ou incandescente sejam muito potentes (várias dezenas ou centenas de watts) suas dimensões são tais que dificultam o acoplamento às fibras ópticas.
A modulação de fontes de luz intensas ou de resposta muito baixa para um sistema de fibras ópticas podem ser feita com a ajuda das denominadas "Células de Kerr".
Na figura 11 temos um exemplo mostrando como funciona um modulador de luz baseado em célula de Kerr.
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Avaliação de Pesquisa: Comunicação Eletrônica II - CT