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- Aula 2 -

COMUNICAÇÃO ATRAVÉS DE MEIOS NÃO GUIADOS

1. INTRODUÇÃO

Ao estudar os meios não guiados é de suma importância compreender o significado das

ondas eletromagnéticas. A oscilação da carga elétrica (energia que se propaga) tem a forma

sinusoidal e recebe o nome de onda eletromagnética. Ela pode ser produzida por diversos

meios, desde um circuito oscilador até um condutor enrolado em torno de um material ou a

vibração mecânica do quartzo, entre outros.

Representando a propagação de uma onda em um plano vertical, tendo como referência

uma linha base, à qual chamaremos de linha zero, vemos que qualquer onda sempre terá uma

parte acima da linha zero (positiva), e outra abaixo da linha zero (negativa). A linha zero

representa uma linha de tempo/distância, dando a noção do afastamento, no tempo e no espaço,

da onda eletromagnética com relação à fonte emissora.

Figura 1 - Onda Eletromagnética

No que se refere à terminologia da onda eletromagnética, os pontos mais altos da curva

sinusoidal são denominados picos. O pico positivo é medido na direção considerada positiva; o

pico negativo, na direção oposta. A parte mais alta de uma onda é denominada crista, na direção

positiva, e cavado, na direção considerada negativa. A parte da frente da onda, no sentido do

deslocamento, é denominada bordo anterior. A parte de trás da onda é o bordo posterior.

Figura 2 - Divisão da Onda Eletromagnética

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Ciclo é uma seqüência completa de valores da intensidade da onda que passa através de

um ponto no espaço. É a seqüência completa de valores, de crista a crista, de cavado a cavado,

ou de nulo a nulo.

Comprimento da onda é a distância horizontal de crista a crista, ou de cavado a cavado

consecutivos. É, portanto, a distância entre dois picos positivos (ou negativos) sucessivos da

onda. É medido em metros e seus submúltiplos. O comprimento da onda é o comprimento de um

ciclo expresso em unidades de distância. À distância percorrida pela energia durante um ciclo é o

comprimento da onda. O ciclo acompanha o trajeto senoidal, enquanto que o comprimento é uma

distância horizontal.

Amplitude da onda é a distância vertical entre um ponto da onda e a linha zero (eixo dos

X); é, assim, a altura da onda e indica a sua intensidade (força) no ponto considerado.

Freqüência (f) é o número de ciclos completados na unidade de tempo. Em se tratando de

ondas eletromagnéticas, a unidade de tempo normalmente usada é o segundo, ou seus

submúltiplos (microssegundo, picossegundo ou nanossegundo). Na faixa de rádio do espectro

eletromagnético, as freqüências são medidas em Hertz (Hz), que corresponde a 1 ciclo por

segundo.

Fase é a quantidade que um ciclo progrediu desde uma origem especificada. A fase é

geralmente medida em unidades angulares, correspondendo um ciclo completo a 360º. A fase

também pode ser definida como sendo a situação de um determinado ponto da onda em relação a

um ponto-origem, expressa em unidades angulares. Assim, na figura 3, temos a representação

dos ângulos de fase. Normalmente, a origem é o zero da curva. A fase alcança 90º na crista da

onda; 180º quando a amplitude é novamente zero; 270º no cavado e 360º quando volta de novo à

zero.

Figura 3 - Fase

O conjunto total das freqüências das radiações eletromagnéticas constitui o espectro

eletromagnético, ou espectro de freqüências. As freqüências nesse espectro variam desde

dezenas de Hertz até 1010 Hertz.

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Tabela 1 - Espectro Eletromagnético

Tabela 2 - Espectro das Radiofreqüências

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2. PROPAGAÇÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS: DIRETA, REFLETIDA E REFRATADA

O comportamento das ondas eletromagnéticas é afetado pelo meio que atravessam. Para

compreender como as ondas se propagam no espaço, convém conhecer a composição da

atmosfera terrestre e os fatores que a afetam. A atmosfera é dividida em três camadas. A camada

inferior é a troposfera, com uma altura de até 11 km. Sua influência na propagação se dá por

meio de atenuações devido a chuva, neve, vapor d'água, etc. A camada intermediária é a

estratosfera, que alcança uma altura de 50 km, tendo efeito desprezível na propagação. A

camada superior é a ionosfera, estendendo-se até aproximadamente 400 km de altura em

relação à superfície terrestre. Essa última camada, no que diz respeito às ondas curtas, é a mais

importante a ser analisada.

Os efeitos da atmosfera e da superfície da Terra que afetam a propagação e interessam

diretamente ao desempenho dos sistemas que utilizam radiofreqüência são:

- Direta

- Refletida

- Refratada

Figura 4 - Tipos de onda

2.1. Direta

A onda direta se propaga quase numa linha reta entre o transmissor e o receptor. A onda

direta é ligeiramente inclinada pela refração troposférica, fazendo com que a onda se incline em

direção à superfície terrestre, com a transmissão se estendendo além do horizonte visual. É

também chamada de onda troposférica.

2.2. Refletida

A onda refletida é a porção da onda terrestre que é refletida na superfície. A intensidade

com que a onda é refletida depende do coeficiente de reflexão da superfície contra a qual ela se

choca e do ângulo de incidência. Embora este ângulo e o ângulo de reflexão sejam iguais, há uma

variação na fase das ondas incidente e refletida, com uma defasagem de 180o. Este tipo de onda

é considerado indesejável em certos casos, podendo provocar o cancelamento completo da onda

na antena receptora caso esta receba simultaneamente a onda direta e a onda refletida com a

mesma amplitude. Contudo, em geral o cancelamento é parcial, pois além da defasagem não ser

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exatamente de 180o devido ao fato da onda refletida demorar mais tempo para chegar à antena

receptora, a onda refletida pode apresentar uma menor intensidade causada pela absorção parcial

da onda irradiada.

Figura 5 - Onda Refletida

Quando uma onda de rádio encontra uma superfície, se as condições forem favoráveis ela

será refletida de forma “especular” (como em um espelho), da mesma maneira que ocorre com

uma onda luminosa, que também é uma onda eletromagnética, cumprindo-se as Leis:

a) O raio de incidência e o raio de reflexão estão no mesmo plano; e

b) O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.

A relação entre a intensidade do campo incidente e a do campo refletido denomina-se

coeficiente de reflexão.

Figura 6- Reflexão da Onda Eletromagnética em uma Superfície Plana

A superfície terrestre reflete ondas de todas as freqüências. As baixas freqüências

possuem grande penetração e as ondas são muito menos refletidas. Em freqüências muito

baixas, sinais de rádio podem ser recebidos a até alguns metros abaixo da superfície do mar,

como vimos.

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Árvores, edifícios, montanhas e outros objetos podem causar reflexões de ondas de rádio.

Para as freqüências baixas, e mesmo médias, essas reflexões podem ser desprezadas.

Já nas altas freqüências, elas se tornam importantes, sendo o fenômeno, por vezes,

aproveitado como base de sistemas eletrônicos, como o radar. Quando o fenômeno é indesejável,

como nas comunicações, costuma-se usar antenas direcionais, que, pelo menos, minimizam os

efeitos da reflexão.

Nas freqüências mais altas, ocorrem reflexões pela chuva e por nuvens densas. Também,

a onda de rádio de freqüência muito alta (VHF), ou superior, pode ser refletida pelos limites bem

definidos (frentes) entre massas de ar frias e quentes, quando o ar quente e úmido flui sobre o ar

frio mais seco. Se a superfície entre as massas de ar é paralela à superfície da Terra, as ondas de

rádio podem percorrer distâncias muito maiores que as normais.

Sempre que uma onda é refletida pela superfície terrestre, dá-se uma mudança de

fase, que varia com a condutividade do terreno e a polarização da onda, alcançando um máximo

de 180º para uma onda polarizada horizontalmente, quando refletida pela água do mar (que se

considera como tendo condutividade infinita).

A atmosfera possui várias superfícies refletoras, a principal das quais é a ionosfera. Uma

onda, emitida por um transmissor, poderá propagar-se até o aparelho receptor acompanhando a

superfície da Terra. A onda que faz esse trajeto denomina-se, como vimos, onda terrestre. Porém,

conforme estudado, a onda pode alcançar o receptor através de uma ou mais reflexões,

denominando-se, então, onda refletida.

2.3. Refratada

Sempre que uma frente de onda se propaga por um meio onde ocorre uma variação de

densidade, haverá um encurvamento do feixe. As ondas eletromagnéticas são refratadas na

atmosfera devido a pequenas diferenças de velocidade de propagação, em conseqüência da

existência de gradientes de densidade. Como era de se esperar, este fenômeno ocorre,

principalmente, na baixa atmosfera. Na faixa do espectro de rádio e de microondas, os efeitos da

refração podem se tornar extremamente importantes, nas regiões mais baixas da atmosfera,

dependendo das variações de temperatura, umidade e pressão. Alcances extraordinários nos

radares, recepção de sinais de TV oriundos de emissoras de outros Estados, ou, algumas vezes,

de outros países, são testemunhos do fenômeno da refração.

3. MODULAÇÃO (AMPLITUDE, FREQÜÊNCIA E FASE)

Quando uma série de ondas eletromagnéticas é transmitida em freqüência e amplitude

constantes, ela é denominada de onda contínua, ou, abreviadamente, CW (do inglês “continuous

wave”).

Devido ao fato de uma onda contínua não poder conduzir muitas informações ela é quase

sempre modificada, ou seja, modulada de alguma forma. Quando isso ocorre, a onda CW passa

a ser chamada de onda portadora.

Na prática, existem três maneiras para modularmos uma onda CW para que conduza as

informações desejadas:

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- Modulação em Amplitude;

- Modulação em Freqüência;

- Modulação em Fase.

3.1. Modulação em Amplitude

Na modulação em amplitude (AM), a amplitude da onda portadora (onda de

radiofreqüência) é modificada pela amplitude da onda moduladora. A figura 7 mostra este tipo de

modulação. O processo no transmissor é o seguinte: após terem sua potência aumentada no

amplificador, as ondas vão ao modulador, onde essa corrente elétrica de baixa freqüência é

somada à corrente elétrica de alta freqüência das ondas de radiofreqüência que vêm do

amplificador de RF. Ou seja, a modulação se dá pela soma das amplitudes das duas ondas. A

corrente elétrica que sai do modulador é, então, a soma das duas ondas (a onda de áudio mais a

onda de radiofreqüência). Esta onda, após mais um estágio de amplificação, é transmitida pela

antena. No receptor, o sinal é demodulado, pela remoção da onda moduladora. Este tipo de

modulação é bastante comum, sendo a forma usual de modulação na faixa de irradiação das

estações comerciais AM.

Figura 7 - Modulação em amplitude

3.2. Modulação em Freqüência

Na modulação em freqüência (FM), a freqüência da onda portadora é modificada pela

freqüência da onda moduladora. É a modulação da onda de radiofreqüência (portadora) de

maneira que sua freqüência instantânea difere da freqüência da onda original (moduladora) de

uma quantidade proporcional à amplitude instantânea da moduladora. Este tipo de modulação é

usado pelas estações de rádio comerciais em FM e, também, pelos canais de som das estações

de TV.

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Figura 8 - Modulação em Freqüência

3.3. Modulação em Fase

Outra modalidade de modulação em freqüência é a denominada modulação em fase (PhM

= “phase modulation”). Neste modo, o ângulo de fase da portadora é desviado de seu valor

original de uma quantidade proporcional à amplitude da moduladora.

4. RÁDIODIFUSÃO AM/FM E TV

A radiodifusão é um sistema de comunicação usando ondas eletromagnéticas que se

propagam pelo espaço. Usam-se ondas radiofônicas de diferentes comprimentos (comprimento de

onda) para distintos fins.

Em geral as ondas eletromagnéticas distinguem-se pela sua freqüência que é inversa ao

comprimento de onda. As ondas mais curtas têm freqüências mais altas e um comprimento de

onda mais baixo, enquanto as ondas de freqüência mais baixa têm um comprimento de onda mais

elevado. Como visto, a freqüência corresponde a um determinado número de ciclos por segundo.

As ondas de rádio vão de alguns KHz (Kilohertz) a vários gigahertz (GHz), 1.000 milhões

de ciclos por segundo.

As ondas de luz visível são muito mais curtas. No espaço as radiações eletromagnéticas

propagam-se em forma de ondas a uma velocidade uniforme de quase 300.000 Km por segundo.

As ondas de rádio utilizam-se não só na radiodifusão, mas também na telegrafia sem fios,

telefones, televisão, radar, sistemas de navegação e a comunicação espacial. Na atmosfera as

características físicas do ar originam pequenas variações do movimento ondulatório que

provocam erros nas comunicações, como, por exemplo, no radar. Além disso, as tempestades e

as perturbações elétricas provocam fenômenos anormais na propagação das ondas de rádio.

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As ondas eletromagnéticas numa atmosfera uniforme propagam-se em linha reta e como a

superfície terrestre é praticamente esférica a comunicação a grande distância é possível graças à

reflexão das ondas de rádio na ionosfera. As ondas de rádio de comprimento de onda inferior a 10

metros que são chamadas de freqüências muito altas (VHF), ultra altas (UHF) e super altas (SHF),

não se refletem na ionosfera. Assim, estas ondas muito curtas só se captam à distância visual.

As freqüências com comprimento de onda de alguns centímetros são absorvidas pelas

gotas de água ou pelas nuvens. As inferiores a 1,5 cm podem ser absorvidas pelo vapor de água

existente na atmosfera limpa.

Os sistemas normais de radiocomunicação constam de dois componentes básicos:

- Transmissor

- Receptor.

O primeiro gera oscilações elétricas com uma freqüência de rádio denominada de

freqüência portadora. Pode-se amplificar a amplitude da própria freqüência para variar a onda

portadora. Um sinal modulado em amplitude compõe-se da onda portadora mais as bandas

laterais, produto da modulação. A freqüência modulada (FM) produz mais do que um par de

bandas laterais para cada freqüência de modulação, graças às quais são possíveis as complexas

variações que se emitem em forma de voz em radiodifusão ou variações de luminosidade na

televisão.

Os componentes fundamentais de um transmissor de rádio são:

- Um gerador de oscilações (oscilador) para converter as variações elétricas em oscilações

de uma determinada freqüência de rádio;

- Os amplificadores para aumentarem as referidas oscilações conservando a freqüência

estabelecida;

- Transdutor para converter a informação a transmitir em variações de corrente elétrica

proporcional a cada valor instantâneo da intensidade.

No caso da transmissão de som, o transdutor é o microfone. Para transmitir imagens

utiliza-se como transdutor um dispositivo fotoelétrico.

Outros componentes importantes de um transmissor são o modulador que aproveita as

voltagens proporcionais para controlar as variações na intensidade da oscilação ou freqüência

instantânea da portadora e a antena que irradia uma onda portadora igualmente modulada. Cada

antena apresenta certas propriedades direcionais, ou seja, irradia mais energia numas direções e

menos energia em outras, no entanto estes padrões podem ser modificados de forma a que a

radiação varie num raio relativamente estreito até uma distribuição homogenia em todas as

direções. Este último tipo de radiação é usado na radiodifusão.

Numa emissora comercial normal a freqüência da portadora é gerada utilizando um

oscilador a cristal, rigorosamente controlado. O meio básico de controlar as freqüências em

radiodifusão consiste na utilização de circuitos de absorção ou ressonantes, que possuem valores

específicos de indutância e capacitância e que, portanto, favorecem a produção de correntes

alternas de uma determinada freqüência e impede a circulação de correntes de freqüências

distintas. De qualquer forma, quando se pretende que a freqüência seja rigorosamente estável

usa-se um cristal de quartzo com uma freqüência natural concreta de oscilação elétrica para

estabilizar as oscilações.

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Os osciladores de cristal são muito úteis em freqüências muito baixas (VLF), baixas (LF) e

médias (MF). Quando são necessárias freqüências superiores a 10 MHz, o oscilador principal é

desenhado de forma a gerar uma freqüência intermédia que se multiplica quantas vezes as

necessárias usando circuitos eletrônicos especiais.

A antena de transmissão não necessita de estar unida ao próprio transmissor. Na

radiodifusão comercial em freqüências médias a antena é muito grande e a sua localização deve

estar fora da povoação. No entanto o estúdio deve estar no centro da cidade. A FM, a televisão e

outras transmissões que usam freqüências muito elevadas necessitam de antenas muito altas. Em

todos estes casos a ligação entre o estúdio e o emissor é feita por cabo. Na maioria dos casos o

cabo telefônico é suficiente. Para as emissoras de alta fidelidade usam-se cabos coaxiais.

5. MICRO-ONDAS: CARACTERÍSTICAS E UTILIZAÇÃO

As micro-ondas são ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda maiores que os

dos raios infravermelhos, mas menores que o comprimento de onda das ondas de rádio variando

o comprimento de onda de 1 m (0,3 GHz de freqüência) até 1,0 mm (300 GHz de freqüência).

Acima dos 300 GHz, a absorção da radiação eletromagnética pela atmosfera da Terra é

tão grande que a atmosfera é praticamente opaca para as freqüências mais altas, até que se torna

novamente transparente na, assim chamada, "janela" do infravermelho até a luz visível.

Um forno de micro-ondas usa um gerador de microondas do tipo magnetron para produzir

microondas em uma freqüência de aproximadamente 2,45 GHz para cozinhar os alimentos. As

micro-ondas cozinham os alimentos, fazendo com que as moléculas de água e outras substâncias

presentes nos alimentos vibrem. Esta vibração cria um calor que aquece o alimento. Já que a

maior parte dos alimentos orgânicos é composta de água, este processo os cozinha facilmente.

Micro-ondas são usadas nas transmissões de comunicações, porque as microondas

atravessam facilmente a atmosfera terrestre, com menos interferência do que ondas mais longas.

Além disso, as micro-ondas permitem uma maior largura de banda do que o restante do espectro

eletromagnético.

O Radar também usa radiação em micro-ondas para detectar a distância, velocidade e outras

características de objetos distantes.

Redes Locais sem-fio, tais como Bluetooth, WIFI, WiMAX e outros usam micro-ondas na faixa

de 2,4 a 5,8 GHz. Alguns serviços de acesso à Internet por rádio também usam faixas de 2,4 a

5,8 GHz.

TV a cabo e Internet de banda larga por cabo coaxial, bem como certas redes de telefonia

celular móvel, também usam as freqüências mais baixas das micro-ondas.

6. SATÉLITES

Um satélite é basicamente qualquer objeto que dá voltas em torno de um planeta em um

trajeto circular ou elíptico. A lua é um tipo de satélite natural, contudo nosso foco neste estudo são

os satélites artificiais que, hoje, são responsáveis por muitos serviços do nosso dia-a-dia.

Até pouco tempo atrás, os satélites eram dispositivos exóticos e ultra-secretos. Foram

usados primeiramente para fins militares, para atividades como navegação e espionagem. Agora

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eles são uma parte essencial de nosso dia-a-dia. Podemos ver e reconhecer seu uso em

relatórios meteorológicos, transmissão de televisão via satélite e na telefonia.

A trajetória que um satélite segue é chamada de órbita. Em uma órbita, o ponto mais

longínquo da Terra denomina-se apogeu, e o mais próximo é o perigeu.

Em geral, quanto mais alta é a sua órbita, maior o tempo que um satélite pode permanecer

em órbita. Em altitudes mais baixas, o satélite colide com vestígios da atmosfera da Terra, o que

causa o arrasto. O arrasto faz com que a órbita decaia até que o satélite volte para dentro da

atmosfera e queime. As altitudes maiores, onde o vácuo no espaço é quase total, quase não há

arrasto, e o satélite pode ficar em órbita por séculos.

O maior fator motivador para a utilização de satélite como meio de transmissão, foi a

inexistência de meios físicos entre localidades alvo da comunicação. Como os satélites podem

cobrir praticamente quaisquer áreas do globo terrestre, são a melhor opção para atingir pontos de

difícil acesso.

Outro fato determinante para a utilização de satélites como meio de transmissão foi a

indisponibilidade de meios de transmissão digital a baixo custo. As atuais redes digitais não

existiam ha 10 anos atrás.

6.1. Características e utilização

Satélite é o elemento comum de interligação das estações terrenas, atuando como estação

repetidora. Devido a sua altitude, permite a transmissão de sinais diretamente entre duas

estações, sem que existam necessariamente pontos intermediários.

Um sistema satélite é composto de um Segmento Espacial e um Segmento Terrestre. O

Segmento Espacial é composto por um ou mais satélites e pelos equipamentos necessários às

funções de suporte e operação dos satélites, tais como telemetria, rastreio, comando, controle e

monitoração. O subsistema de um satélite é uma estação repetidora de microondas, repetindo

sinais sobre grandes distâncias.

Inicialmente foram utilizados satélites de baixa órbita (LEOs), completando 1 volta no

planeta a cada poucas horas. As estações terrenas eram de alto custo, pois tinham de mover-se,

e o sistema interrompia a transmissão cada vez que o satélite desaparecia atrás do horizonte,

retornando após surgir novamente no lado oposto.

Surgiram então, para solucionar esses problemas, os satélites geoestacionários, ou

geossíncronos.

Os satélites de comunicação utilizados para comunicação de dados e propagação de

sinais de televisão são do tipo geossíncrono. As razões para o emprego desse tipo de satélite são

bastante simples: as estações terrenas não precisam ser dotadas de antenas móveis e a área

iluminada pelo satélite é constante, sem interrupção de sinal a cada órbita.

O satélite de comunicação, em sua essência, é apenas um repetidor de sinal, captando os

sinais transmitidos das estações terrenas, amplificando-os e retransmitindo-os para a Terra. A

grande vantagem da comunicação através do satélite reside exatamente no fato de que cobre

áreas enormes sem encontrar obstáculos geográficos, além da própria atmosfera terrestre. Os

sinais são transmitidos na forma de radiocomunicação microondas, tipicamente nas freqüências

entre 1,5 GHz (banda L) e 30 GHz (banda Ka). A ampla área de cobertura permite comunicação

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entre pontos muito distantes um do outro, sem necessidade de pontos intermediários de

retransmissão para compensar a curvatura da crosta terrestre, como no caso dos enlaces

microondas terrestres.

Figura 9 - Satélites quanto à órbita

As aplicações mais indicadas para a comunicação via satélite são as que envolvem um

dos seguintes aspectos:

- Transmissão de um único sinal para uma ampla área geográfica. São típicas desse

modelo as transmissões de TV e rádio via Satélite;

- Integração de localidades remotas e sem infraestrutura terrestre de telecomunicações.

Nesse modelo se enquadram destinos como canteiros de obras, campos de mineração e

propriedades rurais.

- Necessidade de mobilidade e agilidade na instalação, tipicamente em soluções rápidas e

temporárias, ou de uso ocasional. Nessa situação se enquadram a cobertura de shows, noticias e

eventos móveis.

6.1.1 ESTAÇÕES VSAT (Very Small Aperture Terminals)

A estação terrestre mais popular que existe é a VSAT, abreviatura para Very Small

Aperture Terminal, que usa antena que variam de 0,90 a 2,50 metros de abertura.

Uma rede VSAT é composta por um número de estações VSAT e uma estação principal

chamada de Hub Station. A estação Hub possui uma antena maior e se comunica com todas as

remotas, coordenando o tráfego para elas. A Hub Station também pode servir para interligar redes

VSAT.

As redes VSAT podem ser da topologia estrela, na qual as estações somente se

comunicam com a Hub Station, ou na malha, na qual as estações remotas podem se comunicar

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entre si. Caso uma remota em uma rede em estrela precise se comunicar entre si, elas usam a

Hub Station como intermediária, em um duplo salto.

Um salto de satélite é o percurso do sinal de uma remota ao satélite e seu retorno à hub ou

a outra VSAT. A cada salto de satélite há um atraso na transmissão chamado de delay. Quanto

mais saltos, maior o delay.

Fisicamente, uma VSAT é composta pela antena parabólica e o rádio transmissor e

receptor, que ficam instalados em ambiente externo, e um terminal de satélite, que agrega um

roteador e que controla os sinais de comunicação.

Figura 10 - VSat

6.2. Transponders

O subsistema que mais nos interessa nos satélites é o de comunicações. Ele é constituído

por um repetidor ativo que recebe, converte a freqüência, amplifica e retransmite para a Terra os

sinais recebidos. Tais circuitos são denominados transponders. Cada transponder é responsável

pela recepção e retransmissão de uma determinada banda de freqüência. Um satélite tem,

tipicamente, de 20 a 40 transponders.

Outra definição para transponder ou transpondedor (abreviação de Transmitter-responder)

é um dispositivo de comunicação eletrônico complementar de automação e cujo objetivo é

receber, amplificar e retransmitir um sinal em uma freqüência diferente ou transmitir de uma fonte

uma mensagem pré-determinada em resposta à outra pré-definida “de outra fonte”.

6.3. Satélites Geoestacionários

Os satélites são ditos geoestacionários quando estes são colocados em uma órbita circular

em torno da terra, tal que a sua velocidade de rotação seja a mesma da terra, ou seja, para um

observador na terra o satélite comporta-se como se estivesse estacionário em um determinado

local no céu. Em geral sua órbita está sobre o equador de tal forma que o satélite tenha um

período de rotação igual ao do nosso planeta Terra, ou seja, 24 horas. Com isso a velocidade

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angular de rotação do satélite se iguala à da Terra e tudo se passa como se o satélite estivesse

parado no espaço em relação a um observador na Terra.

De acordo com a lei de Kepler, o período orbital de um satélite varia conforme o raio da

órbita elevado à potência 3/2, desta forma satélites colocados a uma altitude de aproximadamente

36.000 km apresentam um período de 24 horas, girando assim a mesma velocidade da terra.

Para a comunicação com este tipo de satélite as estações de terra podem utilizar antenas

fixas, antenas estas que apresentam um pequeno custo de operação e manutenção em relação

às móveis.

Os satélites de comunicação são na sua grande maioria do tipo Geoestacionários.

Figura 11 - Satélite geoestacionário

6.3.1. BANDAS DE TRANSMISSÃO

As freqüências de transmissão mais utilizadas para a comunicação via satélite são as

bandas C e Ku. As diferenças entre essas bandas se dão nos seguintes itens:

- Freqüência de uplink - para a transmissão de sinais da terra para o satélite;

- Freqüência de downlink - para a transmissão de sinais do satélite de volta para a terra;

- Freqüência da portadora do transponder para a modulação do sinal.

A Banda C tem freqüências de uplink de 5,850 a 6,425 GHz e de 3,625 a 4,2 GHz para

downlink. O transponder típico de banda C tem 36 MHz de largura de banda. Requer antenas

maiores, mas é menos afetadas pelas interferências causadas pelas chuvas.

Na Banda Ku, as freqüências de uplink variam de 14,0 a 14,5 GHz e de 11,7 a 12,2 GHz

para downlink. O transponder típico de banda Ku tem 27 MHz de largura de banda. Por permitir o

uso de antenas menores, é a mais popular internacionalmente. Recentemente passou a ter maior

aceitação em países tropicais, como o Brasil.

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6.4. Satélites de Órbita Média

A utilização de satélites de média órbita permite o alcance de uma área maior de

abrangência do que quando da utilização de satélites de baixa órbita. Entretanto, sua área de

abrangência é menor do que quando da utilização de satélites geoestacionários.

Os satélites de média órbita devem ser colocados em uma faixa onde não atinjam a

radiação existente na atmosfera terrestre, pois isso destruiria o satélite, e, também não fique

acima de 35.000 km para que a altitude não comprometa o funcionamento do satélite, visto que a

esta altitude o período dura exatamente 24 horas e seria necessária muito mais energia para

mantê-lo nesta posição, além de um equipamento de rádio mais completo.

95% dos satélites que têm este tipo de órbita são de navegação, como os do sistema GPS

(Sistema de Posicionamento Global). A órbita média vai dos 5.000 aos 20.000 km da Terra.

Os satélites do sistema GPS situam-se a 20 mil km da Terra, levando cerca de 12 horas

para dar uma volta ao planeta.

Figura 12 - Satélites utilizados pelo GPS

6.5. Satélites de órbita baixa

Esse tipo de satélite opera no que é chamado de baixa órbita da terra, o que significa que

orbitam a algumas centenas de metro da superfície terrestre, normalmente entre 100 e 1.000

quilômetros. A principal desvantagem se encontra na velocidade em que um satélite deve viajar.

Como os períodos de rotação são mais rápidos do que a rotação da terra, esses satélites não

permanecem acima de um único ponto na superfície da terra.

Do ponto de vista de um provedor de comunicação, ter um satélite que não aparenta

permanecer estacionário causa problemas. Assim ele somente pode ser utilizado durante o tempo

em que sua órbita passa entre duas estações terrestres. A utilização máxima requer sistemas

complexos de controle que se movam continuamente de forma que as estações terrestres

apontem diretamente para o satélite.

TELECOMUNICAÇÕES Prof. Ricardo Rodrigues Barcelar

http://www.ricardobarcelar.com.br

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Os satélites de baixa órbita (LEO - Low Earth Orbit) estão posicionados em uma altura tal, a

fim de evitar que os mesmos sejam posicionados em cima da faixa de radiação encontrada ao

redor da Terra e, também não abaixo da Termosfera, onde grande parte dos meteoros se

concentram.

Este tipo de satélite é comumente utilizado na transmissão televisiva através de poderosos

equipamentos de transmissão e antenas gigantes capazes de captar os sinais emitidos e

retransmiti-los aos demais equipamentos.

As baixas altitudes alcançadas por este tipo de satélite permitiram que ele pudesse ser

utilizado pelas empresas através da implantação de telefones celulares baseados em satélites,

pois a captação de seus sinais é feita de maneira mais simplificada.

Figura 13 - Satélite de Baixa Órbita

6.5.1. ARRAY DE SATÉLITES DE BAIXA ÓRBITA

Existe um esquema que permite a comunicação contínua através de satélites de baixa

órbita. Ao invés de focalizar um único satélite, o esquema requer um conjunto de satélites de

forma que com a movimentação de determinado satélite ele permanece conectado a outro que

transita por aquele local. Isso garante que ao menos um satélite esteja disponível. Essa forma de

comunicação também permite que um satélite se comunique com outro. Assim, se um computador

A conectado a um satélite S1 necessitar manter uma comunicação com um computador B

conectado a um satélite S2 não haverá empecilhos, pois os satélites se comunicam dentro do

array.

Abaixo podemos ver uma tabela que resume as altitudes bem como a quantidade de

satélites para cobrir o globo terrestre.

Tabela 3 - Altitude/Nº Satélites

ÓRBITA ALTITUDE (KM) Nº SATÉLITES PARA COBRIR O GLOBO

GEO 35.700 3

MEO 5.000 – 12.000 10

LEO 100 – 1.000 48