Sistema de Telecomunicações e Transmissão

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SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES E TRANSMISSÃO2 Antônio Palmeira de Araujo Neto SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES E TRANSMISSÃO edição São Paulo Platos Soluções Educacionais S.A 20223 2022 por Platos Soluções Educacionais S.A. Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, da Platos Soluções Educacionais S.A. Head de Platos Soluções Educacionais S.A Silvia Rodrigues Cima Bizatto Conselho Acadêmico Alessandra Cristina Fahl Camila Braga de Oliveira Higa Camila Turchetti Bacan Gabiatti Giani Vendramel de Oliveira Gislaine Denisale Ferreira Henrique Salustiano Silva Mariana Gerardi Mello Nirse Ruscheinsky Breternitz Priscila Pereira Silva Tayra Carolina Nascimento Aleixo Coordenador Henrique Salustiano Silva Revisor Michelle Barbosa Guimarães Editorial Beatriz Meloni Montefusco Carolina Yaly Márcia Regina Silva Paola Andressa Machado Leal Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Araujo Neto, Antônio Palmeira de A663s Sistemas de telecomunicações e transmissão / Antônio Palmeira de Araujo Neto. - São Paulo: Platos Soluções Educacionais S.A., 2022. 44 p. ISBN 978-65-5356-131-1 1. Sistema básico de telecomunicação. 2. Canais de comunicação. 3. Radiopropagação. I. Título. CDD 004.65 Evelyn Moraes - CRB: 010289/O 2022 Platos Soluções Educacionais S.A Alameda Santos, n° 960 - Cerqueira César CEP: 01418-002- São Paulo - SP Homepage: https://www.platosedu.com.br/4 SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES E TRANSMISSÃO SUMÁRIO Apresentação da disciplina 05 Fundamentos de Telecomunicações 07 Transmissão por meio de canais de comunicação 19 As linhas de transmissão e a utilização das antenas em sistemas de telecomunicações 30 A radiopropagação e os seus processos 415 Apresentação da disciplina Considerado um dos assuntos mais importantes envolvendo tecnologia, os sistemas de telecomunicações e transmissões se apresentam como uma disciplina fundamental para compreender o funcionamento do processo de comunicação a distância não somente de dados, mas de voz e demais mídias. O objetivo geral desta disciplina é o apresentar o sistema de telecomunicações, além de seus componentes e processos utilizados. Iniciaremos a disciplina apresentando o histórico e funcionamento de um sistema básico de telecomunicações, apresentando seus elementos e exemplos encontrados no cotidiano. Avançaremos em conceitos de canais de comunicação, diferenciando seus tipos, propriedade, características e mencionando os efeitos indesejáveis nos meios físicos, com detalhamento maior para o ruído. Também será contemplado um estudo mais aprofundado sobre o canal de comunicação de rádio. Mencionaremos um pouco sobre as linhas de transmissão e sobre antenas. Apresentaremos os tipos de antenas, suas particularidades e seu funcionamento. Finalizaremos a disciplina apresentando conceitos básicos de abordando os tipos de ondas eletromagnéticas utilizadas no processo de transmissão, concluindo com uma explicação geral sobre modulação.6 Fica o convite para mergulhar neste mundo das telecomunicações, que, a princípio, é bem desafiante, mas depois se revela muito instigante, rico e indispensável para profissionais da área de tecnologia.7 Fundamentos de Telecomunicações Autoria: Antônio Palmeira de Araújo Neto Leitura crítica: Michelle Barbosa Guimaraes Objetivos Apresentar o histórico das telecomunicações e como foi sua chegada no cotidiano da sociedade. Conhecer os elementos que compõe o sistema básico de telecomunicações. Diferenciar os sistemas digitais dos sinais analógicos.8 1. Sistemas de Telecomunicação As telecomunicações podem ser consideradas, nos dias de hoje, como um dos recursos mais importantes relacionado a Tecnologia da informação (TI). Os sistemas de telecomunicação representam algo muito mais antigo que a própria TI nas empresas e na sociedade de forma geral, configurando-se como ferramenta indispensável para as pessoas e para as organizações. Como chegamos a esta situação em que a sociedade se encontra hoje, quanto ao uso de ferramentas de telecomunicações? Onde tudo começou? O que é um sistema de telecomunicação? Após a leitura deste material, você terá essas respostas e poderá compreender a importância do processo de transmissão de sinais a distância, executado pelas pessoas no seu cotidiano, além de conhecer os elementos que compõem um sistema de telecomunicações. 1.1 Histórico das telecomunicações Historicamente, sem cunho moderno, pode-se afirmar que as telecomunicações (ou comunicações a distância) nascem no momento em que o homem primitivo da África e os indígenas das Américas comunicavam-se por meio dos sinais de fumaça ou de tambores, emitindo uma mensagem para alguém situado em local distante desta origem da informação (SOARES NETO, 2018). Nesta forma rudimentar citada, é interessante observar uso de codificações, sendo um clássico exemplo o envio de um sinal de atenção que os índios Apaches passavam quando criavam uma nuvem única de fumaça. Tudo isso revela a necessidade básica e histórica do ser humano, das famílias, dos grupos em geral, de se comunicar de forma geral e de se comunicar também a distância.9 Depois disso, é possível ver a utilização das telecomunicações apenas por meio de comunicações por escrito, em cartas enviadas de uma origem para um destino. Depois de longos anos, em tempos mais próximos de nosso cotidiano, encontramos, no século XIX, aquilo que seria marco inicial das telecomunicações com um cunho um pouco mais moderno: surgimento do telégrafo, criado por Samuel Morse. Sobre este fato Carvalho (2014, p. 8) menciona que: Samuel Morse (1791-1872) era um pintor de quadros que gostava de fazer experiências com eletricidade. Teve a ideia de utilizar o eletromagneto (bobina com núcleo de ferro percorrida por corrente contínua para atrair metais ferromagnéticos) para fazer um telégrafo, em 1832. O primeiro modelo de um telégrafo estava funcionando em 1835 e patenteado em 1837. Nessa patente, estavam incluídos o código Morse e um sistema para representar palavras por meio de números. A primeira linha telegráfica entre cidades estava pronta entre Baltimore e Washington, em 1843. (CARVALHO, 2014, p.8) O código Morse, utilizado no telégrafo, favoreceu o primeiro tipo de transmissão digital, por meio da utilização de um código binário representado por traços (sinais elétricos longos) e pontos (sinais elétricos rápidos). Esta combinação de traços e pontos revelavam um caractere. A Figura 1 apresenta a ideia de representação destes traços e pontos na transmissão elétrica equivalente a letra R. Figura 1 - Letra R em código Morse Onda portadora Letra R Fonte: Medeiros (2016, p .64).10 A título de curiosidade, quadro abaixo apresenta algumas letras, pontuações e sinais de controle, além da sua respectiva codificação, segundo código Morse. Quadro 1 - Código Morse Internacional Letra, pontuação ou sinal de controle Codificação A B C Vírgula Interrogação Fim de transmissão Atenção Fonte: adaptado de Medeiros (2016, p. 297). Impulsionada pelo desenvolvimento da engenharia elétrica e das técnicas que utilizavam a eletricidade, por volta de 1876, um homem que trabalhava com educação de surdos, chamado Alexander Graham Bell (1847-1922) teve sua primeira patente de telefone aprovada. A ideia deste grande invento que revolucionou a sociedade era a transmissão de sons vocais por meio da corrente elétrica. A partir deste invento, muitas conexões e comunicações por começaram a ser estabelecidas nos Estados Unidos e pelo mundo, criando, assim, as redes telefônicas interligando cidades por meio de centrais de comutação telefônicas. Logo após surgimento do telégrafo e do telefone, outros fatos e inventos interessantes começaram a surgir ao redor do mundo. Entre estes fatos, Medeiros (2016) destaca: 1888: apresentação de um trabalho voltado às propriedades das ondas eletromagnéticas e sua transmissão, feito por Heinrich Rudolf Hertz.11 1893: primeira transmissão de via radio, por meio de ondas eletromagnéticas, na avenida Paulista (São Paulo), pelo padre Landell de Moura. 1897: primeira transmissão de sinais telegráficos sem fio, feita por Guglielmo Marconi. 1898: desenvolvimento de um sistema de comunicação de rádio para navios russos a 5 Km de distância da costa, por Aleksander Stepanovich Popov. Com mais avanços na engenharia elétrica e eletrônica, além da evolução das técnicas de telecomunicações, a qualidade da transmissão de foi melhorando e consolidando o uso deste tipo de comunicação por parte da sociedade do início do século XX. Neste século, observamos que a humanidade dá mais uma vez um grande salto na evolução das tecnologias de telecomunicações, com o lançamento do primeiro satélite em 1957. Os responsáveis por essa proeza foram os russos, que chamaram o primeiro satélite de Sputink. Segundo Moraes (2010), poucos anos depois, começa a surgir aquilo que seria considerada a rede de computadores precursora da Internet. Foi desenvolvida no final da década de 1960, pela Agência de Projetos e Pesquisas Avançadas, do Departamento de Defesa dos Estados Unidos, e recebeu o nome de Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET). A esta altura da evolução tecnológica, os computadores começaram a ter utilização em escala consideravelmente alta, fazendo com que as telecomunicações começassem a voltar seu foco para a comunicação de dados. É também no final da década de 1970, que surgem as primeiras redes de telefonia móvel celular que se consolidaram por completo no século12 XXI e reinventaram as formas de comunicação a distância, seja de dados, ou imagens. Hoje, com todo o aparato de novas tecnologias de transformação digital, encontramos telecomunicações e redes de computadores como sinônimos, e o Protocolo de Internet (IP-Internet Protocol) sendo utilizado em praticamente todas as formas de comunicação. 1.2 Sistema Básico de Telecomunicações O Sistema Básico de Telecomunicações é um conjunto de elementos e componentes que favorecem o estabelecimento links (enlaces) de comunicações entre pelo menos dois pontos distintos. A Figura 2 apresenta um diagrama em blocos de um sistema básico de telecomunicações. Figura 2 - Sistema Básico de Telecomunicações Destinatário Fonte da Canal de Transmissor. Receptor. da Informação. comunicação. informação. Fonte: adaptada de Medeiros (2016, p. 20). O primeiro bloco deste sistema, apresentado na Figura 2, é a fonte da informação, podendo ser o usuário quem tenha a necessidade de transmitir a mensagem. Por exemplo, em um sistema de telefonia fixa comutada, a pessoa que utiliza um telefone para fazer a ligação é considerada a fonte da informação. O segundo bloco, é o transmissor e representa o conjunto de circuitos elétricos, eletrônicos e demais elementos mecânicos que favorecem o processo de transmissão dos sinais da informação. Considerando13 novamente um sistema de telefonia fixa comutada, podemos afirmar que o aparelho telefônico é utilizado como transmissor. O terceiro bloco é canal de comunicação, chamado também de meio físico. Representa o meio por onde transitam os sinais da informação. Tomando novamente um sistema de telefonia fixa comutada, temos os pares de fios metálicos como canal de comunicação utilizado. O quarto bloco é o receptor e representa o conjunto de circuitos elétricos, eletrônicos e demais elementos mecânicos que favorecem o processo de recepção dos sinais da informação. Por exemplo, no sistema de telefonia fixa comutada, o telefone, além de ser o transmissor, é também considerado um receptor. Existem as mais diversas tipologias e soluções de sistemas de telecomunicações, variando de acordo com a finalidade, meio físico, tipo de sinal transmitido, além de outros parâmetros. É possível citar os seguintes sistemas de telecomunicações: sistema de telefonia fixa comutada; sistema de telefonia móvel celular; sistema de comunicação via satélite; sistema de comunicação por fibras ópticas; sistemas de comunicação via radiodifusão em broadcasting; entre outros. O sistema de telefonia fixa comutada é um dos mais antigos e consiste na interligação de equipamentos terminais de ponta de linha de assinante, por meio de uma rede de pares metálicos. Todo processo de comunicação neste sistema é comandado pela central telefônica, também conhecida como equipamento comutador. Uma central telefônica cobre a comunicação por VOZ de uma grande área e é interligada a outra por meio de circuitos troncos. A fFgura 3 apresenta o sistema de telefonia fixa comutado.14 Figura 3 - Sistema de Telefonia Fixa Comutada Linha Linha Central Circuitos troncos telefônica (para outras centrais) A Linha "n" telefones (ramais de assinantes) Fonte: adaptada de Medeiros (2016, p. 23). Outro interessante sistema é o de telefonia móvel celular, que favorece a comunicação de e de dados por meio de transmissão de sinais de radiofrequência. O termo celular vem da ideia da divisão de uma grande área em células e, em cada uma delas, temos uma Estação Radio Base (ERB) fazendo a cobertura da comunicação. As ERBs são interligadas ao sistema de telefonia fixa comutada por meio da Central de Comutação e Controle (CCC), que opera como o coração da rede de telefonia celular. A Figura 4 apresenta a ideia do sistema de telefonia móvel celular. Figura 4 - Sistema de Telefonia Móvel Celular ¥ ¥ ¥ Telefone celular A (radiomóvel) ¥ ¥ ¥ ¥ Telefone celular B (radiomóvel) Fonte: adaptada de Medeiros (2016, p. 24).15 Mais um sistema de telecomunicações de grande destaque, nos dias de hoje, é aquele que utiliza os satélites artificiais, que operam como estações repetidoras de sinais enviados por uma estação terrena. A Figura 5 apresenta o diagrama básico de um sistema de comunicação via satélite, utilizado na transmissão de sinais de TV. Figura 5 - Sistema de Comunicação via Satélite Satélite Locais de recepção Sistema satélite Enlace rádio Estúdio de televisão Fonte: adaptada de Medeiros (2016, p. 39). 1.3 Sinais analógicos e digitais Os sinais utilizados nos processos de comunicação a distância podem ser classificados em analógicos ou digitais. Os sinais analógicos são caracterizados pela variação infinita de valores, dentro de um espaço de tempo de forma contínua. Normalmente, representam o som, imagem e qualquer medida que varie com o tempo (CARVALHO, 2014). A Figura 6 apresenta o exemplo de um sinal analógico.16 Figura 6 - Sinal analógico Fonte: Soares Neto (2018, p. 38). As principais vantagens do sinal analógico são: trabalho com uma quantidade infinita de informações; maior densidade de sinal; semelhança de medidas com o mundo real. As desvantagens do sinal analógico são: qualidade inferior no transporte da informação e maior impacto sofrido por efeitos indesejáveis (tais como distorções e interferências). Já os sinais digitais, são caracterizados por terem variações finitas e discretas em um espaço de tempo. A Figura 7 apresenta o exemplo de um sinal digital com apenas dois valores, podendo ser chamados de valores baixo e alto. Figura 7 - Sinal digital Fonte: Soares Neto (2018, p. 38). As representações e medidas, que temos no mundo e da natureza ao nosso redor, são praticamente todas analógicas. Os sensores humanos (audição, tato, paladar, visão, olfato) são totalmente analógicos também.17 As medidas reais de temperatura, de distância, de tempo, de velocidade são analógicas. Embora natural, este contexto analógico é difícil de ser tratado pelos sistemas computacionais e pelos sistemas de telecomunicações, quase sempre tendo a sua qualidade atacada. Por isso, há um esforço de sempre digitalizar, inclusive o processo de comunicação. A Figura 8 mostra o processo de digitalização de um sinal, apresentando a simplificação envolvida no sinal a ser transmitido e tratado. Figura 8 - Digitalização de um sinal analógico t Fonte: Carvalho (2014, p. 121). As principais vantagens dos sistemas digitais são: alta qualidade no transporte da informação; maior imunidade a efeitos indesejáveis (tais como interferências e distorções) e maior facilidade na criação de técnicas de transmissão. A principal desvantagem é oriunda das perdas no processo de digitalização. A utilização dos sinais digitais nos sistemas de telecomunicações foi fundamental para avançar muito e evoluir para processos mais robustos, que favorecerem uma enorme qualidade no serviço entregue para os usuários. Referências CARVALHO, L. P. Introdução a sistemas de telecomunicações: abordagem histórica. Rio de janeiro: LTC, 2014.18 MEDEIROS, J. C. O. Princípios de telecomunicações: teoria e prática. São Paulo: Livros Érica, 2016. MORAES, A. F. de. Redes de computadores: fundamentos. 7. ed. São Paulo: Érica, 2010. SOARES NETO, V. Sistemas de comunicação: serviços, modulação e meios de transmissão. 1. ed. São Paulo: Érica, 2015. SOARES NETO, V. Telecomunicações avançadas e tecnologia aplicadas. São Paulo: Livros Érica, 2018.19 Transmissão por meio de canais de comunicação Autoria: Antônio Palmeira de Araújo Neto Leitura crítica: Michelle Barbosa Guimaraes Objetivos Diferenciar os tipos de canais de comunicações e meios físicos utilizados nos sistemas de telecomunicações. Conhecer os efeitos indesejáveis pelos quais os canais de comunicação são acometidos. Apresentar as teorias e estudos sobre os ruídos nos canais de comunicação.20 1. Canais de comunicação Um dos principais motivadores para surgimento do sistema básico de telecomunicações foi a necessidade de enviar uma mensagem da origem para destino. Entre os elementos integrantes deste sistema, encontramos o canal de comunicação, também chamado de meio físico. Qual é a importância do meio físico nestes sistemas? Quais são os tipos de canais de comunicação? Quais são os fatores críticos para seu funcionamento? Após a leitura deste material, você poderá ter respostas sobre estas e outras perguntas relacionadas a utilização dos meios físicos nos sistemas de telecomunicações. 1.1 Conceitos básicos em canais de comunicação Uma das melhores formas de conceber processo de comunicação a distância e seus elementos, é lançando olhar sobre o sistema básico de telecomunicações, que representa o conjunto de componentes que provém estabelecimento de um enlace entre dois pontos distintos e pode ser visto no diagrama em blocos da Figura 1. Figura 1 - Sistema Básico de Telecomunicações Destinatário Fonte da Canal de Transmissor. Receptor. da Informação. comunicação. informação. Fonte: adaptada de Medeiros (2016, p. 20).21 Um dos blocos deste sistema é chamado de canal de comunicação, também conhecido como meio físico ou meio de transmissão, que representa caminho pelo qual passam os sinais da informação. Soares Neto (2018) destaca que: Na evolução histórica dos meios de transmissão, quando os seres humanos desejaram realizar uma comunicação a distância maior, utilizando-se de sinais sonoros, empregaram o artifício de dirigir esses sinais utilizando as mãos como um cone amplificador em frente da boca para amplificar o som, para fazer com que distâncias maiores fossem utilizadas. Assim tem ocorrido com a evolução das tecnologias utilizadas para os meios de transmissão. Primeiro, o desenvolvimento dos meios de transmissão básicos e, posteriormente, meios de transmissão avançados. Os meios de transmissão básicos evoluíram da necessidade de comunicação a distância maiores e os meios de transmissão avançados evoluíram pela necessidade de se passar maior quantidade de informação sobre os primeiros. (SOARES NETO, 2018, p. 79) Os meios físicos executam um papel interessante em uma rede de comunicação, se comportam como arcos de rede que interligam nós (segmentos de rede que permitem o processamento e transmissão de um sinal). Estes arcos (meios físicos) podem ser os mais variados possíveis dentro de uma grande rede de telecomunicações. A Figura 2 apresenta esta ideia de nós e arcos. Figura 2 - Nós e arcos em uma rede Rádio Enlace enlace satélite Nó 1 Nó 2 Nó 3 Cabo Circuito Enlace metálico físico satélite Nó 4 Nó 5 Nó 6 Fibra Cabo ótica coaxial Fonte: Soares Neto (2018, p.81).22 Observe que, na Figura 2, encontramos diversos tipos de meios físicos e cada um possui suas próprias características de acordo com sua utilização. Estas características são: atenuação da intensidade do sinal; limitação em largura de faixa; e retardo. A atenuação é a primeira propriedade e é caracterizada como a perda de potência do sinal transmitido em um meio físico. Consideremos, por exemplo, um sinal transmitido por um roteador através de um cabo de par metálico. Constataremos facilmente que para distâncias superiores a 100 metros, certamente o sinal ficará tão fraco que computador interligado em rede não conseguirá receber pacotes de dados. A segunda propriedade é a limitação em largura de faixa, que aponta a banda passante (frequência) em hertz, que limita o canal de comunicação e, caso esta limitação não seja respeitada, fatalmente ocorrerá uma distorção do sinal transmitido. A terceira propriedade é chamada de retardo e representa a medida de tempo que um sinal leva para sair da origem e chegar no destino. O valor do retardo depende muito do tipo do meio físico utilizado. Um bom exemplo é um sinal de satélite que tem um retardo superior a transmissões locais sem fio. 1.2 Tipos de canais de comunicação Os canais de comunicação podem ser classificados em meios confinados e meios não confinados. Os meios confinados se apresentam na forma de estruturas cabeadas, onde os sinais (elétricos, ópticas e ondas eletromagnéticas) são guiados. Os meios não confinados são chamados de wireless (ou sem fio), onde as ondas eletromagnéticas se propagam. Um bom exemplo de meio físico confinado é o cabo de par metálico, também chamado de canal de fio. O par metálico é aquele em que sinal da informação é elétrico, ou seja, uma corrente elétrica percorre23 cabo da origem até o destino da mensagem. Este meio físico ainda é muito utilizado nos sistemas de telefonia fixa e nas redes de computadores que utilizam o cabeamento estruturado como padrão. O cabo coaxial é um outro tipo de meio confinado, onde sinal da informação é transformado em uma onda eletromagnética confinado em um condutor interno rodeado de uma blindagem metálica, a fim de proteger sinal de quaisquer interferências e ruídos. Durante um bom tempo, os cabos coaxiais foram utilizados em redes de computadores, mas cederam lugar aos cabos de pares metálicos. Hoje, os cabos coaxiais são utilizados em estruturas de backbone de operadoras e na interligação entre antenas e os seus respectivos equipamentos transmissores/ receptores. O cabo de fibra óptica é um dos meios físicos de grande destaque nas redes de computadores e nas telecomunicações. Aqui, a informação é conduzida em um sinal luminoso que se propaga por uma fibra de vidro. É neste canal de comunicação que alcançamos velocidades extraordinárias nos sistemas de telecomunicações, além de não sofrer as interferências e ruídos que os cabos de pares metálicos sofrem. Completando os meios físicos, encontramos como um dos principais canais de comunicação utilizado no mundo moderno, também chamado de canal wireless (canal sem fio). É por ele que se propagam as ondas eletromagnéticas, carregando a informação da origem até destino. 1.3 Efeitos indesejáveis nos canais de comunicação Devido suas próprias características físicas, os canais de comunicação são submetidos aos efeitos indesejáveis que promovem diversos distúrbios nos processos transmissão da informação. Os principais efeitos indesejáveis são: ruído, distorção e a interferência.24 O ruído é um dos distúrbios de maior destaque e de origem natural e aleatória, que consiste em sinais que invadem o canal de comunicação causando diversos problemas. Segundo Soares Neto (2018): Em sistemas de comunicações, o ruído limita a capacidade de comunicação. Sem ele seria possível transmitir mensagens por uma distância infinita e com pouca potência. ruído é energia elétrica ou eletromagnética que degrada a qualidade dos sinais de telecomunicações. Desta forma, pode-se dizer que o ruído está presente em sistemas analógicos e digitais. Ao comparar os sistemas de transmissão que utilizam ondas de rádio com os que utilizam condutores (fio, cabo coaxial, fibra ótica), o ruído é mais pronunciado no primeiro tipo. (SOARES NETO, 2018, p.33) A Figura 3 apresenta a ideia de ruído. Figura 3 Ruído Ruído Transmissor Canal de comunicações Receptor Fonte: Medeiros (2016, p. 89). A distorção é um efeito indesejável que consiste na alteração do formato do sinal. Trata-se de uma consequência das atenuações sofridas no meio físico, fazendo com que varie entre normal e fraco. A Figura 4 apresenta a distorção em sinais pulsantes. O sinal 1 apresenta uma transmissão de dois pulsos, e sinal 2 apresenta os mesmos pulsos recebidos que sofreram distorções.25 Figura 4 - Distorções em pulsos Sinal 1 Sinal 2 e(t) e(t) volt volt 0 1 2 3 4 t(s) 0 1 2 3 4 t(s) Fonte: Medeiros (2016, p. 82). O terceiro efeito indesejável é chamado de interferência e consiste em sinais que invadem o meio físico e são de origem humana, prejudicando a comunicação a distância. Os sinais de interferência não são de origem aleatória. A Figura 5 apresenta a ideia de interferência com o exemplo de uma festa em que temos uma pianista tocando uma música e algumas pessoas conversando (SOARES NETO, 2018). Figura 5 - Interferência na comunicação A B E Som C Piano D Fonte: Soares Neto (2018, p. 22). 1.4 Ruído elétrico O ruído elétrico é o resultado da agitação térmica dos elétrons e encontra-se na natureza, nas mais diversas formas. É comum chamar o ruído pelo seu nome em inglês, Noise (N). ruído soma-se ao sinal26 original, que, se estiver distorcido, pode gerar muitos problemas (MEDEIROS, 2016). A Figura 6 apresenta esta ideia de ruído associado a distorção. Figura 6 - Ruído associado a distorção. Sinal Original Sinal Distorcido Sinal Distorcido e com ruído Fonte: adaptada de Lathi e Zhi (2019, p. 4). Os ruídos oriundos de fontes externas podem se apresentar de três formas diferentes: Ruído atmosférico: originado das descargas elétricas (raios), que ocorrem quando uma determinada região passa por tempestades. Este tipo de ruído afeta a comunicação em altas frequências. Ruído cósmico: originado de fora da terra e também chamado de ruído galáctico, causa problemas nas comunicações via satélite. Ruído provocado pelo homem: originado por dispositivos criados pelo homem, como motores e liquidificadores, por exemplo. Além das fontes externas, também encontramos o ruído interno, que é conhecido também como ruído térmico. Segundo Gomes (2013): O ruído térmico é causado pela movimentação aleatória dos elétrons em todos os componentes elétricos que dissipam calor, como fios, resistores,27 dispositivos semicondutores etc. Os elétrons responsáveis pela condução elétrica são também responsáveis pelo ruído térmico. (GOMES, 2013, p. 37) Seja qual for tipo de ruído, é possível que as comunicações fiquem extremamente prejudicadas. Alguns tipos de ruídos podem ser eliminados, como, por exemplo, aqueles provocados pelo funcionamento de um motor. No entanto, outros tipos de ruídos não podem ser eliminados e precisam ser atentamente estudados nas mais diversas situações. Por isso, é comum, em todos os sistemas de telecomunicações, considerar a relação sinal/ ruído também conhecida como Signal to Noise Ratio (SNR). A ideia da SNR é medir comparativamente o nível de potência do sinal transmitido em relação ao ruído que incide no sistema. A SNR é, normalmente, expressa em decibéis, de acordo com relação a seguir: Potência do sinal SNR = ( potência do ruído Observe que quanto maior a SNR, melhor processo de comunicação e menos relevante é ruído para o funcionamento do sistema de telecomunicação. De outro modo, quanto menos a SNR, maior relevância e capacidade de degradar a comunicação tem ruído. Apenas para melhor exemplificar, o Quadro 1 apresenta os valores mínimos de SNR em diferentes tipos de comunicações. Quadro 1 - Valores mínimos de SNR Tipo de comunicação Tipo de sinal Valor mínimo de SNR Analógica. Voz. 30 dB. Analógica. Vídeo. 45 dB. Digital. Qualquer tipo. 15 dB. Fonte: adaptado de Medeiros (2016, p. 91).28 1.5 Distúrbios específicos nos meios sem fio Além dos efeitos indesejáveis já mencionados (ruído, interferência e distorções), o canal de comunicação sem fio (ou canal de rádio) pode ser acometido por diversos distúrbios específicos. Entre estes distúrbios, é possível citar: Ondas multipercurso: consiste na divisão da onda eletromagnética principal em ondas secundárias que chegam defasadas no destino, levando ao enfraquecimento e/ou distorção do sinal. Efeito doppler: variação da frequência devido a alta velocidade do transmissor atentando contra a continuidade das comunicações. Formação de dutos: formação de túneis devido a inversões das temperaturas, provocando o desvio da onda de sua direção original. Ação da chuva: volume de água da chuva e alta umidade atmosférica apresenta-se como um obstáculo a passagem das ondas eletromagnéticas. Todos estes efeitos somados podem prejudicar muito a transmissão de um sinal wireless e enfraquecer aquilo que é tão positivo nestas soluções, que é a mobilidade e a independência das redes cabeadas. Referências CARVALHO, L. P. Introdução a sistemas de telecomunicações: abordagem histórica. Rio de janeiro: LTC, 2014. GOMES, G. G. R. Sistemas de rádio enlaces digitais: terrestres e por satélites. São Paulo: Érica, 2013. LATHI, B. P; ZHI, D. Sistemas de comunicações analógicos e digitais modernos. Rio de Janeiro: LTC, 2019.29 MEDEIROS, J. C.O. Princípios de telecomunicações: teoria e prática. São Paulo: Livros Érica, 2016. SOARES NETO, V. Telecomunicações avançadas e tecnologia aplicadas. São Paulo: Livros Érica, 2018.30 As linhas de transmissão e a utilização das antenas em sistemas de telecomunicações Autoria: Antônio Palmeira de Araújo Neto Leitura crítica: Michelle Barbosa Guimaraes Objetivos Apresentar os conceitos fundamentais sobre sistemas irradiantes. Conhecer as funcionalidades das antenas dentro de um sistema de telecomunicações. Conhecer funcionamento das linhas de transmissão.31 1. Linhas de transmissão e antenas Entre os meios físicos utilizados em telecomunicações, um dos que mais impressionam é o canal de comunicação de rádio, justamente pelo fato de propiciar a transmissão de um sinal sem a necessidade de utilizar um cabo, seja metálico ou de fibra óptica. A comunicação por meio do canal de rádio só é possível graças a utilização das antenas como elemento irradiante do sistema de telecomunicações. Como ocorre esta transmissão de sinais via ondas de rádio? Como as antenas funcionam? Estes e outros questionamentos serão respondidos ao longo deste tema. 1.1 Ondas de rádio O canal de comunicação de rádio é o meio físico caracterizado pela transmissão de sinais, por meio da propagação de ondas eletromagnéticas (ondas de rádio). Este meio físico é o espaço livre por onde as ondas trafegam entre a origem e o destino (PINHO, 2014). O sistema de telecomunicações operando a partir da propagação de ondas de rádio, é formado por um transmissor (também chamado de rádio transmissor), por um receptor (também chamado de rádio receptor), pelas antenas transmissora e receptora, bem como pela linha de transmissão (LT) e linha de recepção (LR). A Figura 1 apresenta este sistema de telecomunicações.32 Figura 1 - Sistema de telecomunicações via rádio Antena Transmissora Antena Receptora Espaço Livre Transmissor Receptor LT LR Fonte: adaptada de Medeiros (2016, p. 101). O princípio da criação das ondas eletromagnéticas e seu mecanismo de propagação se baseiam no fenômeno utilizado para a criação de campos magnéticos e campos elétricos. Para compreender melhor esse fenômeno, considere que um fio condutor seja percorrido por uma corrente elétrica de intensidade I. Verificamos que, ao redor do condutor, é gerado um campo magnético H de intensidade constante e proporcional a intensidade da corrente. (MEDEIROS, 2016). Caso a corrente elétrica, que percorre condutor, seja alternada (ou seja varie no tempo, intensidade e polaridade), campo magnético H também tem intensidade variável. A partir deste campo magnético (H) variável, é gerado também um campo elétrico (E) variável. Da sequência de campos magnéticos variáveis e campos elétricos variáveis, de forma sucessiva, temos a irradiação de uma onda eletromagnética (MEDEIROS, 2016).33 A Figura 2 apresenta estes campos que formam a onda eletromagnética. Figura 2 - Formação da onda eletromagnética E4 E E H H H i(t) Fonte: adaptada de Medeiros (2016, p. 104). Outro interessante fenômeno foi a percepção de que quando um destes campos magnéticos envolvem outro condutor em seu caminho, é gerado, nele, por indução, uma corrente elétrica de intensidade semelhante a condutor que, inicialmente, foi responsável por criar esta sequência de campos. A única diferença, nesta corrente gerada, é o sentido, que é contrário (MEDEIROS, 2016). A Figura 3 apresenta esta propagação mencionada. Figura 3 - Propagação da onda eletromagnética Espaço livre E E H H H sentido da propagação = i(t) A B i'(t) do transmissor ao receptor Fonte: adaptada de Medeiros (2016, p. 105).34 A partir deste fenômeno da propagação de ondas eletromagnéticas, começaram a ser utilizados estes condutores para a transmissão e recepção de sinais, que receberam o nome de antena. As ondas eletromagnéticas se propagam no espaço livre, com uma velocidade da luz no vácuo (Vc) de 3.108 m/s. O comprimento de onda é representado pela letra (lambda) e pode ser encontrado por meio da seguinte equação: Em que fé a frequência da onda eletromagnética. 1.2 Linhas de transmissão Em diversas situações, encontramos sistemas de telecomunicações via rádio, que não tem a antena interligada e integrada diretamente ao equipamento transmissor, ou seja, o equipamento rádio transmissor está situando em local diferente da antena transmissora. Devido a isto, é necessária a utilização de um condutor elétrico, denominado linha de transmissão (LT), que interligue a antena transmissora ao equipamento transmissor. Da mesma forma, em diversas situações, utiliza-se um condutor, chamado linha de recepção (LR), para interligar a antena receptora ao equipamento receptor. As linhas de transmissão e recepção podem ser vistas na Figura 1, apresentada no início deste tema. Segundo Gomes (2013): O comportamento de sinais conduzidos por linhas de transmissão é mais facilmente analisado e entendido por meio de um modelo que representa os seus parâmetros distribuídos. Admitindo que esses sinais sejam harmônicos no tempo, eles serão afetados pelos seus parâmetros longitudinais, ou seja, a resistência e a indutância da linha, e pelos seus parâmetros transversais, que são a condutância e a capacitância entre35 os condutores. Tais parâmetros são continuamente distribuídos ao longo da linha, mas podem ser modelados como se fossem parâmetros concentrados, ou seja, parâmetros que podem ser representados por elementos de circuitos, para um comprimento arbitrário de linha Ax. (GOMES, 2013, p. 155) A Figura 4 apresenta a representação aproximada de uma linha de transmissão de acordo com seus parâmetros: resistência (RAx) dada em ohm por metro; capacitância (CAx) dada em faraday por metro; indutância (LAX) dada em henrys por metro; e condutância dada em siemens por metro. Figura 4 - Representação paramétrica de uma linha de transmissão RAX LAX RAX LAX LAX 000 GAx CAx CAx Ax Fonte: Gomes (2013, p.156). A partir destes parâmetros mencionados na Figura 4, é possível encontrar uma das características elétricas mais importantes das linhas transmissão que é a impedância característica (). Existem mais duas características elétricas consideradas no trabalho com linhas de transmissão: atenuação e frequência de corte. A atenuação representa a perda de energia do sinal ao longo do cabo utilizado e a frequência de corte representa maior valor de frequência da onda eletromagnética que pode trafegar pelo cabo de forma a não existir corrente de fuga entre os condutores.36 1.3 Conceito e histórico das antenas A antena é um dos principais elementos dos sistemas de telecomunicação via rádio, funciona na transmissão como um conversor da corrente elétrica de rádio frequência em ondas eletromagnéticas. Já na recepção, capta as ondas eletromagnéticas e converte em corrente elétrica de rádio frequência (MEDEIROS, 2016). Antes do surgimento das primeiras antenas, houve todo um processo de desenvolvimento de teorias e experimentos relacionados a eletricidade e ao magnetismo. Tudo isso culminou com os primeiros experimentos de irradiação feitos por Joseph Henry, em 1842, marcando o início das antenas filamentares. Não obstante os fundamentos teóricos das antenas, foram estabelecidos por James Clerk Maxwell, em 1864, considerando as leis de Ampere, Gauss e Faraday. Ainda por volta de 1886, baseando-se nos trabalhos de Maxwell, físico alemão Heinrich Hertz construiu primeiro sistema de comunicação por rádio e a primeira antena de quadro. A Figura 5 apresenta a ideia desta experiência de Hertz. Figura 5 - Primeiro sistema de comunicação por rádio Gerador de Antena dipolo (transmissora) 0,25 m 0,25 m Antena de quadro (receptora) Faísca visível Fonte: Stutzman &e (2017, p. 5).37 Depois dos trabalhos de Hertz, diversos outros sistemas foram criados aos poucos, entre o final do século XIX e a primeira metade do século XX. Encontramos, por exemplo, os trabalhos envolvendo as primeiras transmissões telegráficas via rádio, desenvolvidos por Guglielmo Marconi, em 1895. Outros trabalhos de Marconi envolveram desenvolvimento da primeira antena transmissora de rádio transatlântico para um enlace de 3500 km, em 1901. Podemos, ainda, mencionar desenvolvimento da antena Yagi, em 1926, e as antenas com refletores parabólicos, em 1934, além de diversas outras que surgiram na esteira das grandes guerras mundiais. 1.4 Características e parâmetros das antenas Para habilitar o estabelecimento de um enlace de rádio, existe uma variedade de antenas com configurações mais simples e/ou mais complexos e nas mais diversas tipologias, como monopólios, dipolos curtos, dipolos de meia onda, espiras, helicoidais, parabólicas, entre outras. A utilização, parâmetros e características destas antenas dependerá da necessidade aplicação desejada. Entre os principais parâmetros a serem considerados no trabalho com antenas, é possível citar: impedância de entrada; eficiência de irradiação; diretividade das antenas; ganho da antena; diagrama de radiação. O primeiro parâmetro a ser considerado é a impedância de entrada, sendo considerada uma caraterística elétrica da antena formada por dois componentes distintos. O primeiro componente é a resistência elétrica da antena () oriunda da irradiação (resistência de irradiação) e das perdas (resistência de perdas). O segundo componente é a reatância () oriundo dos efeitos capacitivos e indutivos da antena. Dessa forma, podemos considerar um circuito equivalente elétrico equivalente a uma antena encontrado na Figura 6.38 Figura 6 - Circuito equivalente a uma antena Re Rp Linha de transmissão Leg Cea Fonte: Gomes (2013, p. 184). Dessa forma, encontramos a impedância de entrada da antena igual a: O segundo parâmetro é chamado de eficiência de irradiação e representa uma relação entre a potência irradiada e a potência entregue a antena por meio da linha de transmissão. Aqui, vale destacar que a potência entregue pela linha de transmissão não é totalmente irradiada, devido a perdas oriundas da resistividade da própria antena. O terceiro parâmetro é a diretividade e expressa a característica das antenas em irradiar de maneira mais forte em algumas direções, quando comparadas com o radiador isotrópico (antena ideal hipotética que irradia em todas as direções ao mesmo tempo). O quarto parâmetro é ganho e representa a capacidade de concentrar energia em uma determinada direção. Assim, o ganho depende da eficiência do feixe da antena. O quinto parâmetro, um dos mais importantes, é o diagrama de radiação, também conhecido como diagrama de irradiação, que39 representa graficamente a irradiação não uniforme da antena em função de sua direção e das coordenadas do espaço a sua volta. A Figura 7 apresenta um exemplo de dois diagramas de radiação, sendo um vertical e o outro horizontal. Figura 7 - Exemplo contendo dois diagramas de radiação 90° 120° 30° 150° 180° 180° 0° 330° 330° 240° 270° 270° Horizontal Vertical Fonte: Gomes (2013, p. 184). Existem outros diversos parâmetros utilizados no dimensionamento das antenas e tudo sempre dependerá do tipo de aplicação e necessidade do processo de transmissão. Referências CARVALHO, L. P. Introdução a sistemas de telecomunicações: abordagem histórica. Rio de janeiro: LTC, 2014. MEDEIROS, J. C. O. Princípios de telecomunicações: teoria e prática. São Paulo: Livros Érica, 2016. SOARES NETO, V. Telecomunicações avançadas e tecnologia aplicadas. São Paulo: Livros Érica, 2018. GOMES, G. G. R. Sistemas de rádio enlaces digitais: terrestres e por satélites. São Paulo: Érica, 2013.40 PINHO, P. R. T et al. Propagação guiada de ondas eletromagnéticas. Rio de Janeiro: LTC, 2014. STUTZMAN, W. L; THIELE, G. A. Teoria e projeto de antenas. Rio de Janeiro: LTC, 2017. VISSER, H. J. Teoria e aplicações de antenas. Rio de Janeiro: LTC, 2015.41 A radiopropagação e os seus processos Autoria: Antônio Palmeira de Araújo Neto Leitura crítica: Michelle Barbosa Guimaraes Objetivos Apresentar o processo de propagação de sinais no canal de comunicação de rádio. Conhecer o processo de modulação analógico e digital dos sinais de comunicação. Diferenciar os elementos de um sistema de42 1. Radiopropagação e modulação Entre os meios físicos mais utilizados nos sistemas de telecomunicações, os não guiados representam aqueles que sempre despertaram maior curiosidade de usuários, técnicos e engenheiros de forma geral. Um dos motivos é que um sistema de comunicação via rádio formado por antenas, transmissores e receptores, ajudou a humanidade a dar um grande salto no uso da tecnologia. A transmissão de ondas eletromagnéticas em vista do transporte de sinais de informação, é conhecida como e pode ser executada das mais diversas formas dependendo da faixa de frequência em que o sistema opera. A partir daí perguntamos: Quais são estas formas de propagação? Em quais frequências operam? Quais são os processos associados? Ao final desta leitura, responderemos estas e outras perguntas voltadas para a radiopropagação e seus processos (com o foco na modulação). 1.1 Modos de propagação das ondas eletromagnéticas Segundo Medeiros (2016), em Telecomunicações, existem três formas pelas quais as ondas eletromagnéticas podem se propagar. O Quadro 1 apresenta um resumo geral destas formas de propagação.43 Quadro 1 - Tipos de onda e modos de propagação. Tipos de ondas Faixa de Frequência Características Onda terrestre. 10 kHz a 3 MHz. Propaga-se sobre a superfície da Terra. Onde ionosférica. 3 a 30 MHz. Propaga-se em direção a ionosfera, quando sofre uma reflexão. Ondo troposférica. Acima de 30 MHz. Propaga-se sobre a troposfera terrestre. Fonte: adaptado de Medeiros (2016, p. 212). A primeira interessante forma de propagação das ondas eletromagnéticas é encontrada na superfície da terra, formada pelos mais diversos tipos de solo, além da existência de pelo menos 75% constituído por água (salgada e doce). Assim, encontramos as regiões da superfície da terra caracterizada por valores de condutividade diferentes, fazendo com que tipo de solo influencie de forma decisiva na propagação de ondas terrestres (SOARES NETO, 2018). Esta condutividade é, normalmente, dada em mS/m (milisiemens por metro) e a melhor encontra-se na água salgada (5000 mS/m). Já água doce, tem condutividade igual a 1 mS/m. Considerando os solos, temos o úmido com 20 mS/m, o médio com 10 mS/m e seco com 1 mS/m (MEDEIROS, 2016). Além da condutividade, relevo (como característica do solo) também influencia na propagação de ondas terrestres. Outro aspecto a ser considerado, principalmente, para um maior alcance do sinal, é a potência efetivamente irradiada pela antena (MEDEIROS, 2016). As ondas terrestres são muito utilizadas nas transmissões em radiodifusão em AM, normalmente, utilizando antenas verticais tipo mastro ou torre, fixadas no solo por meio de um material isolante.44 Partindo para as ondas ionosféricas e troposféricas, é necessário conhecer e considerar a atmosfera, incluindo as suas características. O Quadro 2 apresenta as camadas da atmosfera e alguma de suas características. Quadro 2 Camadas da atmosfera Camada Altura Característica Troposfera. Altura média é de 10 km. É o ambiente onde vivemos e contém cerca de 80% dos gases de toda a atmosfera. Linha do equador = 15 km. Polos = 8 km. Estratosfera. Situa-se entre 10 e 50 km da Camada uniforme, sem agitação, com tempe- superfície da Terra. ratura em torno de -60°C e de pressão extre- mamente baixa. Mesosfera. Situa-se entre 50 e 80 km de Contém camada de pó procedente da frag- altitude. mentação de meteoritos. lonosfera. Situa-se entre 80 e 640 km. É incessantemente bombardeada pelos raios cósmicos, dando origem à formação de íons, por isso o nome ionosfera. Exosfera. Situa-se entre 640 a 9600 km Camada composta, principalmente, de hidro- gênio. Fonte: adaptado de Medeiros (2016, p. 212). Especificamente a ionosfera, está dividida em algumas subcamadas e as quatro principais são: D, E, e F2. Cada uma desta camadas possuem diferenças nas densidades de suas ionizações, inclusive alterando-se no decorrer do dia e da noite. Por meio do entendimento da ionosfera, é possível compreender a propagação das ondas ionosféricas. Neste tipo de propagação, as ondas são irradiadas de uma antena com um determinado ângulo de partida, chegando até a ionosfera e sofrendo (grande parte delas) uma reflexão, sendo enviadas de volta para superfície da Terra (PINHO, 2014).45 A princípio aplicação das ondas ionosféricas é a comunicação por rádio em enlaces na frequência de HF, alcançando distâncias superiores a 100 km, sem a necessidade de estações repetidoras. A Figura 1 apresenta a propagação das ondas ionosféricas em vários percursos. Figura 1 - Propagação de ondas ionosféricas Esses raios atravessam a ionosfera e se perdem lonosfera Antena transmissão Zona de silêncio Ondas de retorno à Distância de silêncio Terra que fazem as comunicações Fonte: adaptada de Medeiros (2016, p. 223). Por meio da Figura 1, constatamos a existência de zonas de silêncio na propagação de onda ionosféricas, que ocorrem cada vez que a onda dá um salto. Estes saltos são gerados pela reflexão da onda ionosférica e a sua volta para a superfície da Terra. Esta onda pode ser enviada de volta a ionosfera e dar outro salto, gerando uma nova zona de silêncio. A capacidade de uma onda ionosférica dar mais do que um salto está associada a potência do sinal, a frequência de operação e as condições encontradas pela onda (MEDEIRO, 2016). Partindo para as ondas troposféricas, encontramos a propagação que se dá justamente em nosso meio ambiente, ou seja, na camada que46 vivemos e respiramos. Uma forte característica deste tipo de propagação é a atenuação devido aos gases encontrados na troposfera, além de provocarem a curvatura na propagação das ondas. A Figura 2 apresenta esta ideia de curvatura na propagação. Figura 2 - Curvatura na propagação de ondas troposféricas No vácuo No ambiente gasoso da troposfera Fonte: adaptada de Medeiros (2016, p. 225). Os gases que mais influenciam na atenuação de ondas troposféricas são o oxigênio () e o vapor d'agua (O). Esta atenuação também é função da frequência de operação utilizada na transmissão. Outro fator que impacta na propagação de ondas troposféricas é atenuação devido chuva, que depende da intensidade e tempo de precipitação, além da própria frequência de operação do sistema. 1.2 Modulação Considerando a forma ideal, um sistema de telecomunicações via rádio, ou utilizando outro tipo de meio físico, propicia o envio da informação da origem até o destino. No entanto, nas mais diversas situações, o sinal da informação não está adequado a transmissão no sistema, fazendo com que muitos prejuízos ocorram, caso insista no envio desta mensagem em sua forma original.47 Um dos processos de melhoria e adequação do sinal original da mensagem é conhecido como modulação. Soares Neto (2018) define modulação como o processo de transformação do sinal original em outro sinal, adaptado para a comunicação entre a origem e o destino. O sinal original da informação é conhecido como sinal modulante, utilizado na alteração de uma onda portadora para gerar o sinal modulado, que é aquele efetivamente transmitido. Este é o processo de modulação que ocorre nos sistemas de telecomunicações. A Figura 3 apresenta este processo de modulação. Figura 3 Processo de modulação Sinal Sinal Modulador modulante modulado Portadora Fonte: adaptada de Soares Neto (2018, p. 45). De forma inversa, na recepção, ocorre o processo de demodulação, que consiste na reconstrução do sinal modulante, originalmente transmitido, a partir do sinal modulado. Alguns sistemas de telecomunicações não operam com o processo de modulação, se comunicam em banda base, diferente da modulação que se comunica por portadora. Na comunicação em banda base, o sinal é originalmente transmitido pelo canal, sem quaisquer adaptações ou modificações. Segundo Soares Neto (2018): A banda base é o conjunto de frequências pela qual se transmite toda a informação contida nos diversos canais que dela fazem parte. Contudo, as frequências que compõem a banda base são limitadas por um valor de potência, o qual tem um limite para que se realize o corte utilizando filtros. (SOARES NETO, 2018, p. 157)48 As modulações podem ser classificadas em analógicas, digitais e por pulsos. O Quadro 3 apresenta um pequeno resumo dos tipos de sinais modulante, onda portadora e o modulado em cada uma destas modulações. Quadro 3 - Tipos de modulação Tipo de modulação Sinal modulante Onda portadora Sinal modulado Analógica. Analógico. Analógico. Analógico. Digital. Analógico. Analógico. Por pulsos. Analógico. Digital. Digital. Fonte: adaptada de Soares Neto (2018, p. 68). Observe que a influência no tipo de modulação reside no fato do sinal modulante, da onda portadora e do sinal modulado serem analógicos ou digitais. Cada um destes tipos de modulação se divide em outros subtipos, de acordo com o tipo de alteração de característica que a onda portadora sofre. Na modulação analógica, encontramos os três subtipos: Modulação em Amplitude (Amplitude Modulation - AM): consiste na alteração da amplitude da onda portadora (analógica e senoidal), de acordo com as características do sinal modulante. Modulação em Frequência (Frequency Modulation - FM): consiste na alteração da frequência da onda portadora, de acordo com as características do sinal modulante. Modulação em Fase (Phase Modulation - PM): consiste na alteração da fase da onda portadora, de acordo com as características do sinal modulante. Na modulação digital, encontramos os quatro subtipos:49 Modulação chaveada por desvio de amplitude (Amplitude Shift Keying ASK): consiste na alteração da amplitude da onda portadora (analógica e senoidal), de acordo com os bits do sinal modulante. Modulação chaveada por desvio de frequência (Frequency Shift Keying - FSK): consiste na alteração da frequência da onda portadora (analógica e senoidal), de acordo com os bits do sinal modulante. Modulação chaveada por desvio de fase (Phase Shift Keying PSK): consiste na alteração da fase da onda portadora (analógica e senoidal), de acordo com os bits do sinal modulante. Modulação por amplitude em quadratura (Quadrature Amplitude Modulation QAM): consiste na alteração da amplitude e fase da onda portadora (analógica e senoidal), de acordo com os bits do sinal modulante. Na modulação por pulsos, encontramos quatro subtipos: Modulação por amplitude de pulsos (Pulse Amplitude Modulation PAM): consiste na alteração da amplitude dos pulsos da onda portadora (trem de pulsos), de acordo com o sinal modulante. Modulação por posição de pulsos (Pulse Position Modulation PPM): consiste na alteração da posição dos pulsos da onda portadora (trem de pulsos), de acordo o sinal modulante. Modulação por largura de pulsos (Pulse Width Modulation PWM): consiste na alteração da largura dos pulsos da onda portadora (trem de pulsos), de acordo o sinal modulante. Modulação por codificação de pulsos (Pulse Codification Modulation - PCM): consiste no processo de modulação que50 transforma um sinal analógico (senoidal) em digital, utilizando uma portadora de trem de pulsos. Cada um destes processos de modulação é utilizado nas mais diversas aplicações em sistemas de telecomunicações em meios físicos, confinados e não confinados. Referências CARVALHO, L. P. Introdução a sistemas de telecomunicações: abordagem histórica. Rio de janeiro: LTC, 2014. GOMES, G. G. R. Sistemas de rádio enlaces digitais: terrestres e por satélites. São Paulo: Érica, 2013. MEDEIROS, J. C. O. Princípios de telecomunicações: teoria e prática. São Paulo: Livros Érica, 2016. PINHO, P. R. T et al. Propagação guiada de ondas eletromagnéticas. Rio de Janeiro: LTC, 2014. SOARES NETO, V. Telecomunicações avançadas e tecnologia aplicadas. São Paulo: Livros Érica, 2018. STUTZMAN, W. L. Teoria e projeto de antenas. Rio de Janeiro: LTC, 2017.