TELECOMUNICAÇÕES E ELETROMAGNETISMO
UNIDADE 3 - ONDAS ELETROMAGNÉTICAS E COMMUNICAÇÕES
Das cartas ao celular - evolução dos meios de telecomunicação
A palavra telecomunicação significa "comunicação à distância". Essa área tem registrado, há mais de um século, uma sucessão de novas técnicas que provocaram uma verdadeira revolução na nossa maneira de viver. O telégrafo, o telefone, o rádio e a televisão constituem as etapas de um caminho que tem apresentado um extraordinário desenvolvimento nos últimos anos, graças, sobretudo, às técnicas de miniaturização dos componentes eletrônicos.
- As cartas sempre foram a principal forma de comunicação à distância. No século XIX, tornou-se necessário um método mais rápido de comunicação, especialmente para coordenar as ferrovias em expansão.
- O telégrafo elétrico surgiu a partir da descoberta, pelo físico dinamarquês Hans Christian Oersted, de que uma agulha magnetizada podia ser defletida por uma corrente elétrica fluindo por um fio condutor.
- Logo em seguida, foi criado o Código Morse, no qual as letras do alfabeto e os dígitos eram representados por seqüências diferentes de pontos e traços.
- A telegrafia era a principal forma de telecomunicação até pouco antes da Primeira Guerra Mundial, quando a telefonia começou a se desenvolver.
A transmissão da voz humana exigiu novas invenções,
o microfone e o receptor. O microfone controla a corrente
em um circuito elétrico acoplado à cápsula receptora,
que gera um som semelhante ao captado. Devido à dificuldade em
enviar sinais a longas distâncias, foram produzidos amplificadores
(repetidores), que precisavam ser instalados a intervalos regulares para
compensar a perda de energia.
A comunicação através do espaço utiliza-se
das ondas eletromagnéticas como meio para a movimentação
da informação, seja ela voz, texto, imagem ou dados. Para
que as ondas eletromagnéticas possam ser utilizadas para a comunicação,
precisam ter freqüência adequada à transmissão
desse tipo de informação. As freqüências úteis
à telecomunicação são finitas e, por isso,
têm suas utilizações regulamentadas; todas elas estão
detalhadas e separadas no espectro de freqüências para as telecomunicações.
Rádio
Com o rádio iniciou-se uma nova era nas telecomunicações, já que os telégrafos puderam ser abandonados e a informação pôde ser transmitida muito mais rapidamente, sem a necessidade de traduzir símbolos, já que a transmissão era feita diretamente pela voz.
A utilização das ondas eletromagnéticas como veículos
de transmissão de som e imagem revolucionou as comunicações
no século XX. O meio usado para conduzir a informação
são as ondas de rádio, que ocorrem naturalmente no
espaço, mas que, para fins de radiodifusão, são geradas
pela aceleração de elétrons em antenas.
Para a transmissão de vozes ou de música, faz-se necessário
um sistema mais sofisticado. Em vez de a onda portadora ser ligada
e desligada, é preciso um segundo sinal, que se sobrepõe
a ela. Trata-se do processo conhecido como modulação.
O microfone produz uma pequena corrente elétrica que representa
os sons a ele emitidos. O perfil da onda correspondente a essa corrente
é, então, superposto ao da onda portadora, radiodifundido
e, por fim, separado novamente, no outro lado, pelo receptor de rádio.
Para aumentar a potência do sinal, usa-se um amplificador conectado
em um alto-falante, recriando sons originais recebidos pelo microfone.
Hoje as rádios trabalham em freqüências determinadas. As rádios FM (Freqüência Modulada) usam a faixa de 30 MHz até 300 MHz, área designada como VHF (Very High Frequency). As rádios AM (Amplitude Modulada) usam uma freqüência mais baixa, de 0,5 MHz até 30 MHz, chamada HF (High Frequency).
TV
A televisão foi inventada em 1936, mas só começou
a conquistar o grande público a partir da Segunda Guerra Mundial.
Ela foi definitivamente incorporada à nossa vida cotidiana. Assistimos
diariamente aos mais variados programas e estamos de tal forma habituados
ao aparelho que nem nos lembramos de perguntar: como se formam as imagens
no monitor do nosso televisor? De onde elas vêm? Como chegam até
nossa casa?
Na verdade, nosso aparelho de TV é apenas uma das peças de um vasto conjunto de aparelhos eletrônicos, que funcionam com base no trabalho dos elétrons. O esquema da Figura 1 fornece-nos uma noção de como funciona um sistema televisivo. A imagem de um esquiador, por exemplo, é tomada pela telecâmera (ou câmera de televisão), na qual se transforma em corrente elétrica. Essa corrente é amplificada (ou reforçada) e manipulada em uma série de dispositivos eletrônicos. A seguir, é enviada para uma antena transmissora, na qual se transforma em ondas eletromagnéticas que se difundem pelo espaço. Uma antena receptora colocada no telhado das casas capta essas ondas, que são novamente convertidas em corrente elétrica. É sob essa forma que penetram em nosso televisor, no qual são transformadas em uma imagem igual à que foi captada, no início, pela telecâmera.
Figura 9 - Transmissão e recepção de imagens Fonte: http://www.universitario.net/friends/televisao.htm
Celular
Em 1964, foi desenvolvido um novo sistema que fazia melhor uso dos poucos
canais de freqüência ainda disponíveis e operava em
150 MHz, permitia a seleção automática do canal vago
e também que os usuários fizessem, eles mesmos, a discagem
do número desejado. Esse sistema foi estendido a outros, que operavam
em freqüências diferentes, e serviu de base para a criação
do sistema AMPS (Advanced Mobile Phone System), que se fundamentava em
um conceito totalmente diferente, o conceito de sistema celular, que é
utilizado até hoje.
Esse novo sistema dividia a área de cobertura em subáreas
chamadas células (daí o nome celular). Cada
célula utilizava uma torre receptora/transmissora de baixa potência
de Rádio Freqüência e equipamentos de controle para
os canais designados para ela, a fim de evitar interferência em
células adjacentes. Esses equipamentos conectavam-se a uma central
comutadora, que, por sua vez, fazia a conexão com a rede pública
ou com o sistema móvel. O espectro de freqüência era
um recurso escasso e valioso. Dividindo-se a área de cobertura
em células, podiam-se reutilizar as freqüências quantas
vezes fosse necessário, viabilizando, assim, o uso simultâneo
de aparelhos de telefonia móvel por várias pessoas.
O celular é fruto de uma tecnologia crescente em todo o mundo e que não vai parar de crescer tão cedo. Toda essa comodidade atribuída à telefonia móvel deve-se à existência de ondas eletromagnéticas, que o homem aprendeu a usar em seu benefício.