Sistemas de Comunicação e Propagação — Questionário CESET
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Universidade Estadual de Campinas
Centro Superior de Educação Tecnológica (CESET)
Missão — CESET
Formar e aperfeiçoar cidadãos e prestar serviços atendendo às necessidades tecnológicas da sociedade com agilidade, dinamismo e qualidade.
Questionário — Sistemas de Comunicação
1. Quantos e quais são os elementos essenciais de uma cadeia de comunicação?
São cinco elementos essenciais: a fonte de informação, a informação transmitida, o sistema de comunicação, a informação recebida e o destino.
2. O que se entende por fonte de informação?
Fonte de informação é a origem que gera os dados que deverão ser transmitidos ao receptor, tipicamente convertidos em sinais elétricos ou eletromagnéticos.
3. Quais os elementos que fazem parte de um sistema de comunicação?
São sete elementos: a informação transmitida, o transmissor, o sinal transmitido, o meio de transmissão, o sinal recebido, o receptor e a informação recebida.
4. Quais são os sistemas de comunicação por sinais elétricos?
Sistemas por sinais via cabo e sistemas por sinais via rádio.
5. O que é um sistema via cabo?
É um sistema que emprega linhas de transmissão (cabos) para efetuar a transmissão de dados.
6. Qual o elemento de ligação entre transmissor e receptor em um sistema via rádio?
As ondas eletromagnéticas são o elemento de ligação entre transmissor e receptor.
7. Quais as características do sistema via rádio?
Possui equipamentos eletrônicos complexos; menor confiabilidade relativa; dependência das condições de propagação; custos de implantação menores para algumas dezenas de quilômetros; viabilidade para comunicação de longa distância e para comunicação móvel.
8. Como é composto um equipamento de rádio? Qual é a sua função?
É composto por:
- Transdutores: transformam informações (som, imagem) em sinais elétricos;
- Moduladores: incorporam o sinal elétrico a uma portadora de alta frequência (modulação de amplitude, frequência ou fase);
- Demoduladores: recuperam a informação do sinal modulado.
9. O que é utilizado para transformar em sinais elétricos as informações que se apresentam na forma de sons e imagens?
Utiliza-se um transdutor (ex.: microfone para som; sensor/ câmera para imagem).
10. Qual é a finalidade dos circuitos moduladores?
Incorporar o sinal elétrico em uma portadora de alta frequência, controlando uma de suas características: amplitude, frequência ou fase.
11. O que são portadora e sinal modulado?
Portadora é a onda de alta frequência que serve de suporte para a informação a ser transmitida. Sinal modulado é a portadora alterada por um sinal modulante de forma a representar a informação.
12. Qual a aplicação dos circuitos demoduladores?
Recuperar a informação contida no sinal modulado, transformando-a novamente em seu estado original ou em forma utilizável.
13. O que é um canal de radiofrequência?
É uma faixa específica de frequência destinada à transmissão de ondas eletromagnéticas, diferenciada de outras faixas para evitar sobreposição de sinais.
14. Quais os órgãos que controlam a ocupação do espectro de radiofrequência?
Órgãos reguladores nacionais e organismos internacionais (agências governamentais, organismos de padronização e coordenação de espectro) controlam e coordenam a alocação do espectro.
15. No Brasil, qual é o órgão responsável?
A Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL).
16. Qual a finalidade de um equipamento de rádio?
Transmitir informações por meio de ondas eletromagnéticas através da atmosfera e captar/interpretar ondas recebidas da atmosfera.
17. Quais as características dos equipamentos de rádio?
Transmissor: contém gerador de oscilações e circuitos de modulação para converter energia elétrica em sinais transmitidos.
Receptor: é composto por antena (capta a onda), amplificadores, demodulador e alto-falantes (ou outros dispositivos de saída) para reproduzir a informação.
18. O que se entende por transmissor de rádio? Cite suas funções básicas.
É um dispositivo eletrônico que, com a ajuda de uma antena, propaga um sinal eletromagnético. Pode transmitir áudio, dados e vídeo.
19. Quantos e quais são os circuitos essenciais de um transmissor de rádio básico?
Incluem circuito amplificador (eleva os níveis de tensão/ potência dos sinais) e circuito de saída (interface com a antena).
20. Qual a finalidade de um receptor?
Permitir a recuperação de sinais transmitidos por um emissor, tornando-os novamente utilizáveis (áudio, vídeo, dados).
21. Quais são as características de um receptor? Defina-as.
Um receptor normalmente é conectado a uma antena receptora; possui sistema de sintonia para selecionar a frequência desejada; e contém amplificadores, filtros e demoduladores para recuperar o sinal e convertê-lo em áudio, vídeo ou dados.
22. Basicamente, no que são utilizados os sistemas de comunicação via rádio? Explique cada um deles.
São utilizados para:
- Comunicação móvel: trocas de informações entre aparelhos móveis (ex.: celulares);
- Radiodifusão: envio de sinais AM e FM para entretenimento e informação (rádio e TV);
- Redes sem fio: internet sem fio para melhorar acessibilidade e mobilidade.
23. A que se destina a radiodifusão?
Destina-se à difusão de informações, música, dados e outros conteúdos por meio de sinais de rádio, acessíveis à maioria da população.
24. Qual a finalidade da radiocomunicação?
Realizar contatos e troca de informações à distância entre duas estações, por radiação eletromagnética que se propaga pelo espaço.
25. O que é distorção?
Distorção é a reprodução infiel dos sinais, provocada por atenuação e deslocamento de fase de diferentes componentes de frequência.
26. Quais os tipos de distorção existentes?
Distorção linear: o sinal de saída não contém componentes de frequência além daquelas presentes na entrada.
Distorção não linear: o sinal de saída contém componentes de frequência adicionais que não estavam necessariamente presentes no sinal de entrada.
27. O que é ruído?
Ruído é um tipo de erro que não está presente no sinal original, mas aparece na saída, independentemente de haver ou não sinal de entrada.
28. O que é interferência?
Interferência é a superposição de duas ou mais ondas no mesmo ponto, podendo resultar em aniquilação (prejuízo ao sinal principal) ou reforço (aumento do sinal principal).
Propagação de Ondas Eletromagnéticas
1. Qual a finalidade das antenas transmissoras e receptoras?
Antenas transmissoras servem para transmitir e propagar ondas eletromagnéticas no espaço; antenas receptoras têm a finalidade de captar e interpretar essas ondas.
2. Qual a composição de uma onda eletromagnética?
É composta por um campo elétrico e um campo magnético, perpendiculares entre si e à direção de propagação.
3. Qual a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no vácuo?
É a velocidade da luz: aproximadamente 300 000 000 m/s (3 × 10^8 m/s).
4. Como se calcula o comprimento de uma onda eletromagnética?
Divide-se a velocidade de propagação pela frequência; o resultado é o comprimento de onda (λ).
5. O que determina a polarização de uma onda eletromagnética?
A polarização é definida pela orientação do campo elétrico da onda.
6. Como varia a densidade de potência de uma onda eletromagnética em relação à distância da fonte?
Em geral, a densidade de potência diminui com o aumento da distância da fonte, seguindo leis de propagação (por exemplo, decaimento em 1/r^2 para uma fonte pontual no campo distante).
7. O que é uma fonte ou irradiador isotrópico?
É uma antena hipotética que irradia igualmente em todas as direções, como uma fonte pontual idealizada.
8. O que significa a impedância característica do meio?
É a relação entre os campos elétrico e magnético no meio, que influencia a propagação das ondas eletromagnéticas e a transferência de energia entre meios.
9. Quais os fenômenos que afetam a propagação das ondas eletromagnéticas?
Refração, reflexão e difração são fenômenos que afetam a propagação.
10. O que significa coeficiente de reflexão? Como ele varia de acordo com o tipo de material refletor?
O coeficiente de reflexão expressa a fração de onda refletida por um material. Materiais mais refletivos apresentam coeficiente de reflexão maior; materiais absorventes o possuem menor.
11. O que é refração e quais são as suas causas mais comuns?
Refração é o fenômeno que ocorre quando uma onda muda de meio e, por causa da diferença de índice de refração entre os meios, altera sua direção.
12. Qual o fenômeno de propagação que possibilita a recepção de ondas eletromagnéticas atrás de obstáculos?
Fenômenos como difração e espalhamento (conforme o princípio de Huygens) permitem que parte da energia contorne obstáculos, gerando zonas de sombra e regiões com sinal reduzido.
13. Quais as principais características das ondas de rádio, de acordo com a sua faixa de frequência?
Frequências < 3 MHz (VLF, LF, MF): ondas terrestres, polarização vertical predominante, alcance inversamente proporcional à frequência, requerem alta potência.
3 MHz a 30 MHz (HF): ondas ionosféricas e diretas; o alcance varia com a frequência e depende da hora do dia e da estação do ano.
> 30 MHz (VHF, UHF, SHF, EHF): ondas diretas cuja cobertura depende da altura das antenas; variação de propagação é pequena.
14. Quais as características das ondas de superfície?
Polarização vertical, variação pequena, alcance proporcional à frequência do sinal e exigência de potência elevada. Comunicação muito dependente do comportamento da ionosfera (para bandas onde a ionosfera influencia).
15. Qual a faixa de frequência que mais é beneficiada pela propagação de ondas ionosféricas?
Faixas entre 3 MHz e 30 MHz (HF) são as mais beneficiadas pela propagação ionosférica.
16. Por que as camadas superiores da ionosfera mantêm a sua ionização durante a noite?
Porque algumas camadas conseguem reter elétrons e íons produzidos pela radiação solar durante o dia, mantendo certa ionização durante a noite.
17. Qual é o efeito da densidade da camada ionizada sobre a reflexão de ondas eletromagnéticas de diferentes frequências?
Quanto mais densa a camada ionizada, maior será seu coeficiente de reflexão, facilitando a reflexão de ondas de maior frequência; camadas menos densas refletem menos, dificultando a volta das ondas ao solo.
18. O que é frequência típica de uma camada ionosférica?
É a frequência que se propaga melhor em determinada camada ionosférica. Valores típicos dependem da camada; frequências mais altas podem ter menor absorção em algumas condições.
19. O que significa a máxima frequência utilizável de uma camada ionosférica?
É a maior frequência que pode ser usada para comunicação refletida por uma camada ionizada entre dois pontos sem que a onda atravesse a camada sem reflexão.
20. O que é desvanecimento de uma onda eletromagnética e quais as suas causas?
Desvanecimento é a variação da intensidade do sinal recebido e é causado por múltiplas trajetórias, interferência entre caminhos e variações nas condições de propagação.
21. O que são ondas diretas?
Ondas diretas são aquelas recebidas diretamente em linha reta do transmissor para o receptor, sem reflexões significativas.
22. Qual a relação existente entre a distância do horizonte de rádio e o horizonte óptico?
O horizonte de rádio é estendido pelas ondas eletromagnéticas devido à curvatura da Terra e efeitos de difração, estando geralmente acima do horizonte óptico.
23. Quais os fatores que limitam o alcance das transmissões de rádio nas faixas de VHF, UHF e SHF?
Obstáculos, altura das antenas e características do terreno são os principais fatores limitantes.
24. Qual a distância máxima típica entre duas estações repetidoras de rádio que operam nas faixas de VHF, UHF e SHF?
Tipicamente, essa distância pode alcançar aproximadamente 600 quilômetros, dependendo das condições de propagação e da potência/altura das antenas.
25. Quais os limites de frequência adequados para as comunicações via satélite?
As faixas devem ser suficientemente elevadas para atravessar a ionosfera; normalmente, frequências operacionais ficam entre cerca de 100 MHz e 12 GHz, com faixas típicas em 4 a 6 GHz, evitando absorção atmosférica excessiva.
26. Qual a altitude de operação de um satélite de comunicações síncrono e qual a distância máxima entre duas estações terrestres de comunicações via satélite?
Sua altitude de operação é de aproximadamente 35 900 km (órbita geossíncrona/geostacionária). A distância entre estações terrestres via satélite depende da geometria e cobertura do satélite; diversos fatores influenciam a separação efetiva das estações.
27. Quais as características dos sinais gerados por um satélite de comunicações?
As estações rastreadoras podem ser separadas por milhares de quilômetros; faixas de frequência típicas são de 4 a 6 GHz; larguras de faixa podem exceder centenas de MHz; e a potência de saída do satélite varia conforme a aplicação.
28. Quais os fatores que determinam o alcance das emissões de rádio?
Frequência de operação, posição e altura das antenas transmissora e receptora, relevo do local, horário do dia e atividade solar influenciam o alcance.
29. Qual a potência utilizada para a comunicação em ondas curtas?
Em comunicações em ondas curtas, potências típicas de operação podem ser da ordem de 100 W, dependendo do equipamento e da aplicação.
30. Qual a faixa de frequência apropriada para a comunicação à distância de 600 km, durante o dia?
Faixas muito altas, como SHF/ EHF (vários GHz), são normalmente usadas para enlaces de banda larga e enlaces espaciais; a escolha da faixa exata depende do tipo de propagação desejada. (Nota: a faixa citada de 30 GHz a 300 GHz corresponde a micro-ondas e ondas milimétricas.)