INSTITUTO FEDERAL FLUMINENSE CAMPUS CAMPOS …bd.centro.iff.edu.br/bitstream/123456789/1060/1/UM...

INSTITUTO FEDERAL FLUMINENSE

CAMPUS CAMPOS – CENTRO

CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM SISTEMAS DE

TELECOMUNICAÇÕES

TECNÓLOGO EM SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES

AILSON DAS DORES

RENATA AMARAL PESSANHA

UM ESTUDO SOBRE A DISPOSIÇÃO DO SINAL DE TV DIGITAL EM

CAMPOS DOS GOYTACAZES

Campos dos Goytacazes – RJ

2015

AILSON DAS DORES


UM ESTUDO SOBRE A DISPOSIÇÃO DO SINAL DE TV DIGITAL EM

CAMPOS DOS GOYTACAZES

Trabalho de conclusão de curso apresentado

ao Instituto Federal Fluminense, Campus

Campos Centro, como parte do requisito

para a conclusão do curso Superior de

Tecnologia em Sistemas de

Telecomunicações.

Orientador: Prof. D. Sc*. Evanildo dos Santos Leite

Campos dos Goytacazes – RJ

2015

AILSON DAS DORES


UM ESTUDO SOBRE A DISPOSIÇÃO DO SINAL DIGITAL EM CAMPOS

DOS GOYTACAZES

Trabalho de conclusão de curso apresentado ao

Instituto Federal Fluminense, Campus Campos

Centro, como parte do requisito para a

conclusão do curso Superior de Tecnologia em

Sistemas de Telecomunicações.

Aprovado em ....... de .......... 2015.

Banca Avaliadora:

_______________________________

Prof. D. Sc* Evanildo dos Santos Leite (Orientador)

Doutorando em Engenharia de Materiais

Instituto Federal Fluminense - Campus Campos Centro

_______________________________

Prof. D.Sc. Suzana da Hora Macedo

Doutora em Informática na Educação


_______________________________

Prof. D.Sc.* – Ozéas Dos Santos Leite

Doutorando em Engenharia de Materiais


D695u Dores, Ailson das. Um estudo sobre a disposição do sinal de TV digital em Campos dos Goytacazes. / Ailson das Dores, Renata Amaral Pessanha – 2015. 58 f. : il. col.

Orientador: Evanildo dos Santos Leite Monografia (Tecnologia em Sistemas de Telecomunicações).

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense.

Campus Campos Centro. Campos dos Goytacazes (RJ), 2015.

Referências bibliográficas: p. 57 - 58.

1. 1. Televisão digital – Campos dos Goytacazes (RJ). I. Pessanha,

2. Renata Amaral. II. Leite, Evanildo dos Santos, orient. III. Título.

CDD – 384.55098153

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)

Biblioteca. Setor de Processos Técnicos (IFF)

Dedicamos esse Trabalho de Conclusão de

Curso a todos os professores que fizeram

parte dessa caminhada, a Deus, pois sem

Ele nada seria possível, e a nossa família

que nos apoiou durante toda essa jornada.

AGRADECIMENTOS

A Deus por ter dado a capacidade de buscar o conhecimento e a força para

enfrentar os desafios.

Ao Instituto Federal Fluminense e a todo o seu corpo docente, direção e

administração por ter proporcionado a formação e o ambiente adequado para o

aprendizado preservando a confiança na instituição e a ética pertinente.

A todo o corpo docente da coordenação do Curso de Telecomunicações por toda

a dedicação e esforço necessários para a disseminação do conhecimento. Em especial ao

orientador Evanildo dos Santos Leite, por todo o empenho durante o período de realização

da pesquisa e ao conhecimento distribuído ao longo do curso.

A nossa família por ter nos apoiado mesmo nos momentos mais difíceis.

E a todos que fizeram parte dessa caminhada mesmo que indiretamente, o nosso

muito obrigado.

“A educação exige os maiores cuidados,

porque influi sobre toda a vida.”

Lucius Annaeus Seneca

RESUMO

Este trabalho tem o objetivo de avaliar o nível do sinal transmitido por duas emissoras de

HDTV local terrestre na localidade de Campos dos Goytacazes. Para isso foi feito uma

medição do sinal obtido em diversos pontos da cidade e em diferentes direções de

apontamento da antena. Nesta pesquisa foi avaliado inicialmente o desempenho da

recepção em UHF de diversas antenas que são altamente difundidas no comércio local

para recepção de TV na frequência de 605,00MHZ e posteriormente, utilizando a que

obteve melhor resultado, que foi a Log Periódica de 16 elementos, foi avaliado o nível de

sinal recebido pelas duas primeiras emissoras que foram instaladas nesta região. Além

disso foram utilizados dados estatísticos fornecidos por órgãos competentes e fotos de

satélite para definir os principais pontos de teste com o objetivo de atender a maioria da

população deste município. Ao todo foram escolhidos 15 pontos fixos para fazer uso da

medição. A antena utilizada para os testes foi a do tipo Log Periódica de 16 elementos na

posição horizontal a 6 metros de altura em relação ao solo, fixadas a um cano de ferro de

¾ polegadas com uma base de ferro pintado. Os equipamentos utilizados foram, um

analisador de espectro da marca MitMeastech, modelo NS-30A, um GPS veicular da

marca Navstar, modelo Way 55 e um receptor de TV digital portátil. Foram observados

os diferentes resultados obtidos, enfatizando os principais causadores de desvanecimento

do sinal, como edifícios, árvores e a distância entre as emissoras e as antenas analisadas.

Com a obtenção dos dados encontrados, foram traçados diversos gráficos para uma

melhor visualização dos elementos causadores de desvanecimento.

Palavras-Chave: Antena; HDTV; Nível de Sinal; Desvanecimento.

ABSTRACT

This work has the objective to evaluate the signal level transmitted by the two terrestrial

HDTV local station in the city of Campos dos Goytacazes. For the evaluate was made a

signal measurement obtained in several parts of the city and in different point of the

antenna directions. In this research was primarily evaluated the performace of the

reception in UHF of the several antennas that are highly disseminated in the local market

in the reception of Globo (frequency 605,00MHZ) and later using the one with the best

result, the signal level was evaluated by first two station that has been installed in this

region. In addition we used statistical date provided by competent agencies and satellite

images to define the main test points in order to meet the majority of the population of

this city. All together 15 fixed points were chosen to make use of the measurements and

selected techniques. The antenna used for the tests was the type Log Periodic 14 elements

horizontally placed to 6 feet high from the ground, attached to ¾ inch iron pipe with a

painted iron base. The equipment used was a MitMeastec spectrum analyzer model NS-

30A, a car GPS of the mark Navstar model Way55 and a portable digital TV receiver.

Different results ware observed, emplasizing the main causes of signal decline, like

buildings, trees and the distance between the stations and analyzed antennas. After

obtaining the data were made several graphic for a better view of the causer elements of

decline signal.

Keywords: Antenna; HDTV; Signal Level, Decline.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Propagação das ondas eletromagnéticas no espaço.....................................21

Figura 2 – Distribuição do espectro eletromagnético de acordo com a ITU-T.............23

Figura 3.a – Portadora de uma estação de amplitude modulada – AM...........................24

Figura 3.b – Portadora de uma emissora de HDTV........................................................24

Figura 4 – Comportamento das ondas eletromagnéticas nos meios.............................25

Figura 5 – Influência da terra nas diferentes frequências de transmissão ................26

Figura 6 – Influência da camada ionosférica nas diversas frequências........................27

Figura 7 – Influência do mesmo objeto em diferentes comprimentos de onda............27

Figura 8 – Caminho onde o sinal adquire os ruídos.....................................................30

Figura 9 – Demonstrativo da tela de um Spectrum Analyzer, quando ocorre ruídos

suficientes para um determinado conjunto de bits interferir nos outros..........................31

Figura 10 – Painel frontal de um analisador de espectro................................................33

Figura 11 - Esquemático da torre de recepção...............................................................34

Figura 12 – Antenas: A= “Dipolo horizontal “boca de Jacaré”; B= Dipolo vertical

“tipo Aranha”; C= Log 14 Plasmatic...............................................................................35

Figura 13 – Antenas: A= Log 16 Pro-Eletrônic; B= Senior HD Plasmatic....................36

Figura 14 – Lóbulo da antena Log periódica de 16 elementos.......................................41

Figura 15 – Antena Log 16 Pro-Eletrônic......................................................................41

Figura 16 – Mapa de divisão regional do estado do Rio de Janeiro...............................42

Figura 17 – Mapa da divisão por áreas da cidade de Campos dos Goytacazes..............43

Figura 18 - Imagem do Google com todos os pontos fixos definidos para os testes.....44

Figura 19 - Imagem do Google com os dois pontos de transmissão em relação ao

centro da cidade...............................................................................................................45

Figura 20 - Imagem do Google que mostra a localização da emissora Globo..............46

Figura 21 - Imagem do Google que mostra a localização da emissora Record ............46

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Resultados dos testes realizados nas sete localidades utilizando os cinco

modelos de antena.......................................................................................................... 37

Tabela 2 - Resultado dos testes na Praça São Salvador...................................................47

Tabela 3 - Resultado dos testes no Parque Aurora..........................................................48

Tabela 4 - Resultado dos testes no Bairro da Penha........................................................49

Tabela 5 - Resultado dos testes na UENF.......................................................................50

Tabela 6 - Resultado dos testes no Parque Prazeres........................................................51

Tabela 7 - Resultado dos testes no Hospital Geral de Guarus.........................................52

Tabela 8 - Resultado dos testes no Parque Guarus..........................................................53

Tabela 9 - Resultado dos testes no Pecuária....................................................................54

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 – Resultado do rendimento da antena dipolo com plano refletor horizontal

(boca de jacaré)................................................................................................................38

Gráfico 2 – Resultado do rendimento da antena tipo dipolo com plano refletor vertical

(Tipo aranha)...................................................................................................................38

Gráfico 3 – Resultado do rendimento da antena Plasmatic Log 14 Elementos, 12 dbi..39

Gráfico 4 – Resultado do rendimento da antena Pro-Eletrônic Log 16 Elementos........39

Gráfico 5 – Resultado do rendimento da antena Plasmatic Senior HD..........................40

Gráfico 6 – Divisão populacional por bairros na cidade de Campos dos Goytacazes...43

Gráfico 7 – Resultado dos testes na Praça São Salvador................................................48

Gráfico 8 – Resultado dos testes no Parque Aurora ......................................................49

Gráfico 9 – Resultado dos testes no Bairro da Penha ....................................................50

Gráfico 10 – Resultado dos testes na UENF ..................................................................51

Gráfico 11 – Resultado dos testes no Parque Prazeres ...................................................52

Gráfico 12 – Resultado dos testes no Hospital Geral de Guarus ....................................53

Gráfico 13 – Resultado dos testes no Parque Guarus .....................................................54

Gráfico 14 – Resultado dos testes na Pecuária ...............................................................55

ABREVIATURAS

AM – Amplitude modulada

BER - Bit Error Rate (Taxa de Bits Errados)

CRC - Cyclic redundancy check (Verificação de Redundância Ciclica)

EVM - Earned Value Management

HDTV - High-Definition Television (Televisão de Alta Definição)

HF - High frequency

HGG – Hospital Geral de Guarus

ISDB-TB - Integrated Services Digital Broadcasting – Terrestrial Brazilian

ISI – Inter-Symbol Interference

ITU-T - International Telecommunication Union, it coordinates standards for

telecommunications.

LF - Low frequency

MER - Maximum Efficiency Rate

MF - Medium Frequency

QAM - Quadrature Amplitude Modulation

RBW – Revolution British Wrestling

SBTVD-T - (Sistema Brasileiro de Televisão Digital – Terrestre)

SHF - Super high frequency

UENF – Universidade Federal Fluminense

UHF - Ultra High Frequency

VHF - Very High Frequency

VLF - Very Low Fequency

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .................................................................................................15

1.1 O papel da TV na sociedade ................................................................................15

1.2 O início da TV digital...........................................................................................17

1.3 JUSTIFICATIVA ..............................................................................................18

2 Sinal analógico x Sinal Digital.............................................................................19

3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ....................................................................21

3.1 Eletromagnetismo ................................................................................................21

3.2 Formas de propagação das ondas eletromagnéticas ............................................25

3.3 Interferências causadas por multipercurso............................................................28

3.4 Ruídos ..................................................................................................................29

3.4.1 Fontes de ruídos ...................................................................................................29

3.4.2 Ruídos em sinais de HDTV .................................................................................31

4 METODOLOGIA ..............................................................................................32

4.1 Analisador de espectro .........................................................................................32

4.2 Testes iniciais.......................................................................................................33

4.2.1 Escolha dos pontos de medição para a escolha da antena ..................................33

4.2.2 Montagem da torre de recepção.......................................................................... 34

4.2.3 Escolha das antenas ...........................................................................................35

4.2.4 Analisando os cinco gráficos obtidos nos testes ................................................40

4.2.5 Antena escolhida para os testes .........................................................................41

4.3 Definição dos pontos de medições...................................................................42

4.3.1 Distribuição geográfica dos pontos de medição ................................................42

4.3.2 Escolha das emissoras de televisão que serão analisadas ..................................45

4.3.3 Delimitações geográficas das emissoras de TV analisadas ................................46

5 DESENVOLVIMENTO DOS TESTES .........................................................47

6 ANÁLIZE DOS RESULTADOS ....................................................................47

6.1 Praça São Salvador ............................................................................................47

6.2 Parque Aurora ....................................................................................................48

6.3 Penha ..................................................................................................................49

6.4 UENF..................................................................................................................50

6.5 Parque Prazeres ..................................................................................................51

6.6 HGG....................................................................................................................52

6.7 Parque Guarus.....................................................................................................53

6.8 Pecuária ..............................................................................................................54

7 CONCLUSÃO ..................................................................................................55

8 TRABALHOS FUTUROS...............................................................................57

9 BIBLIOGRAFIA.............................................................................................57

15

1 INTRODUÇÃO

1.1 O papel da TV na sociedade;

A transmissão da televisão Brasileira (TV) teve a sua pré-estreia no dia 03 de Abril

de 1950, porem só alcançou alguns metros, mais precisamente o saguão da Editora

Diários Associados sediada em São Paulo. Camargo(2009).

“Em fins da década de 1940 Assis Chateaubriand Bandeira de Melo reuniu seus

amigos mais íntimos e comunicou: “Vamos instalar uma emissora de televisão em São

Paulo, e já providenciei a encomenda do aparelhamento.” ” Sampaio (1984)

No dia 20 de Julho de 1950, foram feitas transmissões experimentais na sede da

Faculdade de Medicina de São Paulo, que duraram seis dias. Ainda em fase experimental

graças ao pioneirismo do jornalista Assis Chateaubriand, realizou-se a primeira

transmissão de TV comercial, a TV Tupi-Difusora, no dia 10 de Setembro do mesmo ano.

Surgem então a TV Paulista do Deputado Ortiz Monteiro em 14 de Março de 1952 e a

TV Record da família Machado de Carvalho em 27 de Setembro de 1953 e muitas outras

após.

Como nesta época o rádio era o veículo de comunicação mais popular do nosso

país, a televisão brasileira sofreu uma influência muito grande desse veículo nas suas

programações. Isso foi diferente em outros países, segundo Mattos, (1990),“Ao contrário

da televisão norte-americana, que se desenvolveu apoiando-se na forte indústria

cinematográfica, a brasileira teve de se submeter à influência do rádio”.

Até a promulgação da nova Constituição Brasileira de 1988, o Estado,

representado somente pelo Presidente, é que detinha o direito de cassar ou conceder a

licença de uso de frequências através do Ato Constitucional nº 5 de 1968. Com a

assinatura do então presidente José Sarney da Constituição de 1988, estabeleceu-se

normas e diretrizes que anularam o critério casuístico utilizado até então. Entretanto, o

Estado continuava a exercer um forte controle sobre a indústria cultural brasileira, em

parte devido à dependência dos veículos de massa em relação aos subsídios oficiais.

Mattos(1990)

A televisão exerce um papel muito importante na sociedade brasileira, está

presente na grande maioria dos lares, e é uma das principais fontes de informação da

16

atualidade. No entanto esse poder da televisão não tem sido usado com o intuito de educar

as pessoas. Na sua grande maioria os programas são de baixo nível e que intelectualmente

não agregam valor nenhum ao conhecimento popular. Nada disso consegue influenciar as

grandes emissoras brasileiras, que só visam o aumento da sua audiência e do seu

faturamento. Apesar disso, investimentos maciços em qualidade de transmissão levam a

população uma sensação de melhoria, o que na realidade, só está sendo efetuado em se

tratando de especificidades televisivas com o uso de melhores equipamentos,

posicionamentos de câmeras, etc.

Bucci (2000) em seu livro “A TV aos 50” relata exatamente o que a maioria das

emissoras vem proporcionando em termos de conteúdo a população de maneira geral.

Segundo Bucci (2000), “A aparente antropofagia televisiva nada mais é que a

lógica do capital: não liberta, mas reprime. O sujeito constitui-se como prisioneiro do

imaginário que a TV põe em circulação.”

A televisão de forma como vemos hoje, é um meio de se vender produtos que

muitas vezes são desnecessários para quem os compra, cria-se uma cultura de bem de

consumo, onde se ensina que o consumismo é normal e que só se consegue ser feliz

comprando o que está na moda. Bucci (2000) comenta, “Somos um país em que a TV

comercial — cuja única finalidade é vender e cujo único indicador de qualidade é seu

sucesso em fomentar o consumo.”

Não podemos contudo fechar os olhos para o que a televisão representa para a

sociedade nem para os seus avanços tecnológicos. Se torna necessário compreender o

papel desse importante meio de comunicação e ter uma ideia mais ampla do que é

proporcionado em termos de programação aos telespectadores.

Os objetivos gerais e específicos deste trabalho são identificar qual o modelo de

antena que melhor se adequa a região analisada e desmistificar a ideia que para sintonizar

a TV digital é necessário comprar antenas que são mais caras e portanto tem o mito de

serem melhores.

17

1.2 O INÍCIO DA TV DIGITAL

A televisão digital veio se desenvolvendo timidamente no mundo, conforme

comenta Alencar(2011):

“A televisão de alta definição, conhecida como HDTV

(High Definition Television), já está funcionando nos

Estados Unidos, desde 1995, com tímida adesão do público,

e no Japão, primeiro país a colocar um satélite no espaço

dedicado a esse tipo de transmissão”.

O Brasil iniciou sua trajetória em 26 de novembro de 2003 instituindo pelo decreto

de n° 4.091 o Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre, SBTVD-T, que tinha dentre

vários objetivos, o de padronizar a TV digital no Brasil. Anatel(2003).

Com o intuito de desenvolver projetos a fim de gerar um conjunto de

recomendações pautáveis ao modelo de referência criado por este decreto, iniciaram-se

no ano de 2004 dezoito projetos que envolveram centenas de instituições de pesquisa e

desenvolvimento.

Pelo decreto de n° 5.280 de 29 de Junho de 2006, são estabelecidas as diretrizes

para a transição do sistema de transmissão analógica para a transmissão em SBTVD-T.

Costa(2006).

“O sistema ISDB-T foi escolhido devido utilizar uma tecnologia

exclusiva de modulação BST-OFDM que permite dividir a banda de 6 MHz

em 13 segmentos. Esses 13 segmentos podem ser divididos em três grupos

hierárquicos diferentes, que lhe conferem maior ou menor robustez,

dependendo da aplicação a que se destinam. Um desses segmentos é reservado

à transmissão para receptores móveis e portáteis, tais como celulares, PDAs e

notebooks, com parâmetros de transmissão adequados a essa aplicação. Ao

mesmo tempo e no mesmo canal, os outros 12 segmentos podem ser utilizados

para transmissão para receptores fixos em HDTV e/ou SDTV. Em 2 de

dezembro de 2007, em São Paulo, após um período de testes foi lançada a

primeira transmissão de TV digital na sala São Paulo, na cidade de São Paulo

às 21h20.” TELECO(2006).

O sistema SBTVD-T (Sistema Brasileiro de Televisão Digital – Terrestre) utiliza como

base o sistema Japonês ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting).

18

1.3 JUSTIFICATIVA

Com a escolha do novo padrão para a transmissão do sinal digital em território

brasileiro, as emissoras passaram a investir em antenas e equipamentos para se adequar a

essa nova realidade.

O padrão Nipo-Brasileiro ISDB-TB foi derivado do padrão japonês (ISDB-T) e

teve incluído em sua estrutura algumas melhorias com a finalidade de adequá-lo ao

território brasileiro.

De acordo com Tavares(2014):

“O governo decidiu que o cronograma de desligamento total da TV analógica

no país começará em 2016 e vai até o fim de novembro de 2018. Nesse período,

o sistema analógico será desligado em cerca de 400 cidades, incluindo as

capitais do país e suas regiões metropolitanas, onde moram cerca de 60% da

população brasileira”.

Esta população, conforme pesquisas realizadas pela Federação Nacional das

Agências de Propaganda – FENAPRO, vem tendo o principal meio de captação de sinal

de TV é a antena convencional. Meta Instituto de Pesquisa(2010)

Há uma grande demanda de novas pesquisas sobre rendimentos das antenas de

recepção de sinais de HDTV, visto que não só a potência irradiada pela antena

transmissora é importante, deve-se considerar diversos fatores: a frequência do sinal

transmitido, os obstáculos causadores de desvanecimento, os causadores de ruídos e as

perdas provenientes de elementos eletromagnéticos externos.

A correta escolha do conjunto que compõe um sistema de recepção de TV digital

deve respeitar alguns importantes parâmetros que devem ser investigadas, como:

Antena:

Tipo de diagrama de irradiação:

- ominidirecional;

- diretivo.

Tipo de polarização:

- Vertical;

- Horizontal.

Quantidade de elementos da antena.

19

Altura a ser instalada.

Sensibilidade (ganho) de recepção.

Frequência de operação

Meio de conexão:

Perdas no meio de conexão em relação à distância.

Cabo:

- Tipo;

- Característica;

- Malha.

Conector:

- Impedância;

- Tipo.

Na cidade de Campos dos Goytacazes, a primeira emissora a colocar à disposição da

população do município o sinal digital foi a TV Globo seguida pela TV Record.

Até o presente momento são poucos os estudos de avaliação do rendimento das

antenas na recepção de TV digital e mostra o quanto isso é importante e relevante para a

população.

2 SINAL ANALÓGICO X SINAL DIGITAL

A migração das emissoras da transmissão analógica para a transmissão digital foi

notada principalmente pela qualidade da imagem e do som. Alencar(2011).

No caso da transmissão não-guiada onde o sinal se propaga livremente no espaço,

que inclui a transmissão da TV analógica e da TV digital terrestre, o canal de transmissão

está susceptível a interferências e ruídos que são introduzidos no sinal original limitando

a capacidade do sistema.

Em todo o espectro de frequências o ruído aleatório se faz presente e isso não pode

ser evitado. Em se falando de transmissão analógica, esse ruído provoca queda na

qualidade da imagem, fazendo com que apareçam ruídos aleatórios. A relação S/N (Sinal

x Ruído) é uma das causas da queda da qualidade em uma transmissão de sinal.

20

Com o afastamento da fonte do sinal e a consequente diminuição da relação sinal

ruído, diminui também a qualidade do sinal recebido. Na TV digital um ruído pode

interferir diretamente na recepção do sinal a ponto de modificar o sinal transmitido e fazer

com que esse sinal seja confundido com outro nível. A relação S/N baixa pode fazer com

que se aumente a probabilidade de erro de bit. Com o intuito de evitar esse tipo de

problema a TV digital terrestre utiliza código de correção de erro. Quando a taxa de erro

estiver abaixo de um limite aceitável o código corretor entra em execução e é capaz de

corrigir os erros que foram introduzidos no sistema pelo canal, evitando assim perda de

qualidade da imagem. Em contrapartida, se a taxa de erro não estiver acima do limiar, o

sistema não detecta o erro e não o corrigirá, podendo assim introduzir novos erros. Na

TV Digital o sinal é perfeito do contrário, há a ausência de sinal.

Um sinal pode ser irradiado por vários caminhos chamados de múltiplos

percursos. O multipercurso também é responsável pela deterioração do sinal recebido,

cada percurso pode atenuar o sinal e causar atrasos que são diferentes dos demais. Isso

pode fazer com que o sinal recebido seja composto pela sobreposição de vários sinais que

foram provenientes de caminhos distintos. Na TV analógica isso pode ocasionar o

aparecimento de fantasmas, mas, na TV digital o multipercurso pode ocasionar

interferência entre símbolos Inter-Symbol Interference (ISI), ou seja, sobreposição entre

os bits que foram transmitidos, levando a situação de ausência de sinal na tela.

Ruído impulsivo também pode ser um fator de deterioração do sinal. Ele é

decorrente de uma fonte externa como motores que são movidos a eletricidade,

transformadores de alta potência, descargas provenientes de fenômenos atmosféricos, etc.

Na TV Digital isso pode ocasionar erros em bits consecutivos do sinal, e o sistema

corretor de erros não atuar de forma eficiente.

Esses fatores demonstram que em uma transmissão analógica terrestre o

telespectador recebe o sinal, mesmo que de forma conturbada, cheia de ruídos, já no caso

da transmissão digital ou o usuário recebe a imagem perfeita, ou ele não consegue receber

nada. Apesar da melhor qualidade do sinal digital, diversos usuários não conseguem

recebe-lo, pois na localidade o nível sinal é baixo e o ruído é elevado, ao passo que o sinal

analógico está disponível na maioria das localidades, não com a melhor qualidade que ele

pode alcançar, mas com uma qualidade aceitável para que se assista ao canal, mesmo que

com uma quantidade considerável de ruídos.

21

3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

3-1 Eletromagnetismo

Desde os primórdios descobridores, como Oerstedt, Ampére, Faraday, Maxwell e

Lenz, o trato sobre as relações eletromagnéticas tem tomado proporções muito grandes.

A partir do século XIX com a expansão da radiofonia, as utilizações das ondas

eletromagnéticas propagadas no ar ocupam um espectro finito, obrigando os órgãos

responsáveis a delimitarem seu uso. Oka(2000).

Com isso houve a necessidade da utilização de algumas faixas ainda não utilizadas

para uso comercial, foi o caso das transmissões de TV em UHF que surgiram incialmente

no Brasil na cidade de São Paulo devido a não haver mais espaço para as novas emissoras

de televisão que se expandiam cada dia mais.

A faixa destinada para a transmissão em UHF, não é só utilizada para transmissão

de TV, como também para comunicações de radioamadores, policias, telefonia móvel e

etc.

Os sinais de televisão, assim como de rádio, são transmitidos na forma de ondas

eletromagnéticas.

“O conceito de onda eletromagnética está diretamente ligado às noções de campo

elétrico e campo magnético.” Silva(1977).

Um equipamento denominado transmissor produz correntes elétricas de

determinadas características, as quais são aplicadas numa antena para produzir ondas

eletromagnéticas que se propagam pelo espaço conforme mostra a figura 1.

Figura 1 - Propagação das ondas eletromagnéticas no espaço

Fonte: Almeida, 2012

“As ondas que se propagam entre as antenas transmissora e receptora são

denominadas ondas eletromagnéticas,.” Silva(1977).

22

A velocidade de propagação destas ondas é da ordem de 300.000 Km/s. Isso

significa que, se produzirmos uma onda completa, quando a primeira acabar e começar a

segunda, a primeira já estará a 300.000 Km à frente. Pode-se então associar ao número

de vibrações ou oscilações, ou ainda a frequência de um sinal eletromagnético um valor

que corresponde ao comprimento de onda. Silva(1977).

Estes conceitos básicos são importantes para entender bem o modo de

funcionamento de um transmissor ou receptor.

Para obter o comprimento de uma onda eletromagnética em metros deve-se

utilizar a equação:

Equação 1

Fonte: Centro de Ensino e Pesquisa Aplicada(2007)

Onde:

= velocidade da luz ( 300.000 Km/s);

𝒇 = Frequência em Hz;

λ = Comprimento de onda em metro.

Como pode ser observado na equação 1 o comprimento de onda e a frequência

são inversamente proporcionais, portanto quanto maior a frequência do sinal menor será

o comprimento de onda.

Os conceitos de comprimento de onda e frequência são muito importantes para o

entendimento das técnicas de recepção e transmissão de sinais eletromagnéticos, pois

determinam as dimensões dos elementos das antenas, além dos valores dos determinados

componentes que devem ser usados nos aparelhos.

Utilizando a técnica de modulação pode-se transmitir os sinais elétricos

praticamente em qualquer frequência, que ocupam um espaço chamado de espectro

eletromagnético.

Parte deste espectro é mostrada na Figura 2 estando dividido em setores de acordo

com as frequências.

23

Figura 2 – Distribuição do espectro eletromagnético de acordo com a ITU-T

Fonte: Teleco (2013)

A ocupação deste espectro é regulamentada por normas internacionais que devem

ser seguidas.

“ As regras de alocação do espectro de rádio frequências dos diversos tipos de

serviços são descritas pelo Regulamento Rádio. Alista internacional de frequências é

compilada e atualizada em conformidade com as disposições do Regulamento Rádio¹”

Silva(1977).

Assim, para a transmissão de mensagens de código por onda contínua (telegrafia,

por exemplo), a largura do espectro ocupada é muito pequena. No entanto, para transmitir

voz ou música, como ocorre com as estações de AM, será preciso ocupar 10 kHz do

espectro e, indo mais além, a televisão digital utiliza para cada canal transmitido, 6MHz

do espectro, conforme mostra a comparação feita nas figuras 3.a e 3.b.

1- Regulamento Rádio, um dos regulamentos da convenção que regula as relações entre os países

que constituem a ITU-T. Silva(1977).

24

Figura 3.a – Portadora de uma estação de amplitude modulada – AM

Fonte: Cesar (2012) adaptado pelo autor

Figura 3.b – Portadora de uma emissora de HDTV

Fonte: Fundação Padre Anchieta (2007)

Como se observa não é possível usar a faixa de MF para a transmissão de TV, pois

um único canal ocuparia o dobro da largura de toda a faixa que é ocupada por 270 canais

de rádio.

A primeira faixa que é utilizada para transmissão de sinais de TV é a VHF, que

vai dos 30MHz aos 300MHz. Mas levando em conta a largura de cada canal, e fazendo

uma divisão em dois setores que correspondem aos canais baixos e aos canais altos temos

apenas 12 disponíveis.

25

Não é possível alocar mais canais nesta faixa pois ela é compartilhada também

com outros serviços de telecomunicações. Assim existem as transmissões de FM

(atualmente de 70 MHz aos 108 MHz) com cada estação ocupando um canal de 200kHz

de largura, existem também serviços públicos, radioamadorismos, etc., que também

operam nesta faixa do espectro. Lembrando que a colocação de um único canal de

televisão nesta faixa, ocuparia o espaço espectral equivalente a pelo menos 30 estações

de FM.

Os canais denominados de HDTV estão sendo homologados para faixas de

frequências mais altas, que é a de UHF que vai de 300 MHz à 3GHz. Esta faixa tem 2700

MHz de largura e poderia abrigar mais de 450 canais de TV se fosse totalmente ocupada

por esta modalidade de transmissão. No entanto existem algumas frequências que foram

destinadas a outros serviços, apenas a faixa que vai de 470MHz à 890 MHz é atualmente

ocupada pelos canais de TV em UHF, isto desconsiderando a possibilidade da utilização

da faixa dos 700 MHz para o serviço de telefonia 4G. Teleco(2013)

3-2 Formas de propagação das ondas eletromagnéticas

Quando um transmissor produz um sinal que é levado a uma antena para gerar

onda eletromagnética, a emissão ocorre de duas formas, conforme mostra a figura 4.

“..a onda irradiada pela antena se propaga através do espaço, transportando a

energia necessária ao estabelecimento da ligação rádio.” Silva(1977).

Figura 4 – Comportamento das ondas eletromagnéticas nos meios

Fonte: autor

Existe uma componente terrestre que se propaga junto ao solo sendo também

conduzida por ele e que praticamente cai em relação a antena, podendo ser recebida nas

imediações do transmissor. Existe também uma direta que se propaga em linha reta.

26

Nas transmissões de rádio AM, por exemplo, onde a frequência é muito baixa, a

componente terrestre não sofre muitas alterações na sua propagação, pois o solo a conduz

com facilidade, o que significa que ela pode ser captada com facilidade num raio de

muitos quilômetros em torno da antena. No entanto, à medida que se aumenta a

frequência, a componente terrestre passa a sofrer maior influência da terra. Uma

atenuação cada vez maior desta componente, respectivamente causa um alcance menor

no sinal transmitido, conforme mostra a Figura 5. Silva(1977).

Figura 5 – Influência da terra nas diferentes frequências de transmissão

Fonte: Lytel(1981).

As ondas diretas, entretanto, apresentam um comportamento diferente,

propagando-se em linha reta a partir do transmissor. Elas têm um comportamento que, à

medida que a frequência aumenta, se assemelha cada vez mais com o comportamento da

luz. Como a luz, estas ondas estão sujeitas aos fenômenos de reflexão, difração e refração.

Já na faixa de ondas curtas (HF de 3 MHz à 30 MHz), acontece um fenômeno

importante a ser demonstrado. Estas ondas podem alcançar grandes distâncias, mesmo

com uma propagação exclusiva em linha reta, pois a curvatura da terra é vencida por

sucessivas reflexões na ionosfera. Em torno de terra a uma altura variando entre 80 km e

400KM existe uma camada de ar fortemente carregada de eletricidade que ser comporta

como uma espécie de espelho, refletindo as ondas eletromagnéticas até uma frequência

máxima em torno de 30 MHz, conforme mostra a figura 6.

27

Figura 6– Influência da camada ionosférica nas diversas frequências

Fonte: Portes (2009) adaptado pelo autor

“Em certas frequências, compreendidas na faixa dos 3 aos 30 MHz, pode-se

estabelecer comunicação segura entre pontos situados a milhares de quilômetros de

distância, por meio da reflexão da onda espacial.” Lytel(1981).

Acima dos 30 MHz, somente em ocasiões raras é que podem ocorrer reflexões na

ionosfera. Nas condições normais, os sinais passam direto para o espaço, não conseguindo

alcançar além do horizonte visto da estação transmissora.

As ondas da faixa de UHF possuem comprimentos entre 1 metro a 10 centímetros,

o que significa que suas dimensões são comparáveis as de muitos objetos comuns. O que

significa que ao interagir com os objetos e a onda tendo um comprimento maior do que

um determinado objeto, ela pode contorna-lo sem problemas. No entanto, se esta onda

tem um comprimento menor do que o objeto, ocorrera uma absorção ou ocorrera uma

reflexão. onda de centenas de metros, contornar obstáculos como prédios ou mesmo

morros não consiste em grandes problemas, contudo, no caso do UHF isso não ocorre,

conforme mostra a figura 7.

Figura 7 – Influência do mesmo objeto em diferentes comprimentos de onda

Fonte: autor

28

Assim, a recepção dos sinais de UHF está condicionada à existência de obstáculos.

Uma casa, um prédio, uma estrutura metálica ou um morro, são obstáculos para a

passagem do sinal.

Um obstáculo muito maior é a curvatura da terra. A terra é redonda, e como os

sinais se propagam em linha reta, o alcance teórico máximo é dado pela linha do

horizonte. Pode-se ampliar sensivelmente este alcance com a instalação de antenas

transmissoras em locais elevados, como em cima de edifícios ou morros.

A diferença básica entre os sinais das duas faixas, VHF e UHF, está na frequência

e consequentemente nos comprimentos de onda, já que o tipo de informação que eles

carregam é a mesma. No entanto, o comportamento de uma onda eletromagnética

depende também de sua frequência, quanto maior for a frequência, menor será a sua

vulnerabilidade à interferências e/ou ruídos e é por todos estes motivos a escolha da faixa

de UHF para as transmissões de HDTV.

De acordo com Leão(2008)

“A interferência na recepção de sistemas de rádio e perturbações geradas em

LT (linhas de transmissão) ou em LD (linhas de distribuição) na faixa de

0,15MHz a 300 MHz, chamada de radiodifusão sonora em AM (amplitude

modulada), na faixa de 15 MHz a 30 MHz, denominada de radiodifusão sonora

em FM (frequência modulada) e TV na faixa de 30 MHz a 300 MHz. Acima de

300 MHz o nível de ruído é extremamente baixo, de forma que não é

normalmente passível de causar interferência.”

3-3 Interferências causadas por multipercurso

O efeito de multipercurso “ é uma distribuição que representa o efeito de múltiplos

sinais, refletidos ou refratados, captados por um receptor sem que haja uma componente

ou direção principal entre o transmissor e o receptor. Miyoshi(2002).

Estes efeitos na TV analógica causam o conhecido “fantasma”, que é a duplicidade

da imagem. Já em transmissões de TV digital, eles podem causar perdas de dados,

derivados de ruídos nas constelações, congelando a imagem ou dependendo da

intensidade até perder o sinal.

Se não existir nenhum obstáculo entre a emissora de Televisão e a antena

receptora, o sinal que chega ao televisor é único. Nestas condições a imagem será perfeita

(considerando o alcance adequado entre as duas componentes).

29

No entanto caso tenha algum obstáculo que esteja situado em posições que

permitam a reflexão do sinal transmitido, este pode produzir um segundo sinal refletido

com atraso de alguns milissegundos, devido percorrer um caminho mais longo. A

defasagem será tanto maior quanto mais longo for o percurso do sinal refletido.

Se o sinal refletido for muito forte e percorrer um caminho relativamente grande

a sua defasagem será também muito grande, causando nas TVs analógicas a perda de

sincronismo horizontal e nas TVs digitais o congelamento das imagens e

consequentemente a perda de modulação da portadora.

Na faixa de UHF os comprimentos de onda são muito pequenos o que os tornam

mais facilmente reflexíveis.

3-4 Ruídos

“ Num sistema de transmissão, qualquer equipamento, por melhor que seja,

degrada a qualidade do sinal. Amplificadores, moduladores e outros circuitos são

inerentemente, não lineares,.......” Pines(1983)

São considerados ruídos os sinais produzidos por fenômenos naturais ou causados

pelo homem.

Os ruídos ocupam um amplo espectro das radiações eletromagnéticas e quando a

sua intensidade é suficientemente grande, ele se manifesta com efeitos desagradáveis,

como chiado no áudio, chuvisco ou congelamento na imagem, perda total da

comunicação, etc.

3-4-1 Fontes de ruídos

As fontes de ruídos são classificadas basicamente em externas ou internas.

Fontes externas são aquelas que atingem normalmente o meio de comunicação,

como cabos, conectores, antenas, etc., conforme mostra a Figura 8.

30

Figura 8 – Caminho onde o sinal adquire os ruídos

Fonte: (autor)

Os ruídos externos causados pelo homem podem ser os provocados por motores à

combustão, como carros, motocicletas, etc.

Os ruídos externos provocados pela natureza são os ruídos atmosféricos, que são

provocados por tempestades e descargas elétricas de raios e os ruídos interestrelares ou

cósmico, gerados principalmente por distúrbios causados pelas descargas

eletromagnéticas da superfície solar.

As fontes internas de ruídos são aquelas que atingem o sinal no interior dos

componentes (transmissores, receptores, multiplexadores, amplificadores, etc.), como

ruído térmico, ruído de intermodulação, crosstalk (conversas cruzadas) e ruído shot.

Rochol(2012)

Segundo Medeiros (2005), ruído térmico “é o resultado da agitação térmica dos

elétrons existentes na matéria.”

Componentes de circuitos eletrônicos como resistores, semicondutores e válvulas

geram um ruído térmico que é causado pelos elétrons se movimentando.

A energia térmica é proporcional a temperatura absoluta dos componentes e

segundo a teoria do zero absoluto para o 0º Kelvin ou -273ºC não existe movimento que

seja espontâneo dos elétrons livres, sendo assim, não existe nenhum ruído térmico.

Os ruídos de intermodulação normalmente são provocados quando sinais com

diferentes componentes de frequência partilham o mesmo meio de transmissão.

Os ruídos Crosstalk são provocados pelo acoplamento inadequado entre o

percurso geográfico dos sinais.

Os ruídos shot são provocados por flutuações de corrente interna dos

semicondutores.

31

3-4-2 – Ruídos em sinais de HDTV

Um sistema de transmissão e recepção de HDTV está susceptível a diversos tipos

de ruídos, como o BER (Bit Error Rate) e o MER (Maximum Efficiency Rate) entre

outros, que causam ruídos dentro da portadora digital, perda de pacotes, congelamentos

da imagem, etc. A figura 9 mostra a forma que os ruídos na constelação causam

interferência de um símbolo QPSK no outro da mesma constelação.

“O aprofundamento da atenuação faz com que os símbolos se aproximem. A

redução da distância entres os símbolos é um indicador qualitativo do aumento na taxa de

erro de bit (BER).” Alencar(2011)

Figura 9 – Figura que simula a tela de um Spectrum Analyzer vetorial.

Fonte: Teleco (2013)

“Constelação é o diagrama que mostra as amplitudes e fases do sinal de um

esquema de uma modulação digital.” Miyoshi(2002)

Existem diversos recursos que possibilitam a correção destes erros, como a

inserção de bits de paridade, CRC (Cyclic Redundancy Check) também conhecidos como

códigos polinomiais e etc.

32

4 METODOLOGIA

A metodologia utilizada foi a confecção de uma torre de seis metros seguindo o

padrão das residências populares que tem o pé direito de três metros e se utiliza de um

cano da mesma medida para a instalação das antenas. Foram instaladas antenas na parte

mais alta da torre e utilizado um cabo coaxial RG6 de dez metros para que a perda fosse

a menor possível. O analisador de espectro MitMeastech modelo NS-30A auxiliou na

medição do rendimento de cada antena nas localidades escolhidas para que se obtivesse

o modelo mais adequado para cada região, não sendo possível apenas efetuar medições

de BER, MER e EVM, devido ao analisador utilizado não fornecer tais dados. No

primeiro teste, todas as antenas foram apontadas diretamente para a emissora analisada,

já no segundo, observando os resultados obtidos, constatou-se que o modelo que se

mostrou melhor foi a antena Log Periódica de 16 elementos fabricado pela Pro Eletronic,

que foi a escolhida, dessa forma, ela foi apontada nas direções norte, sul, oeste e leste

com o intuito de conhecer os níveis de sinal em diversos locais na cidade de Campos dos

Goytacazes.

4-1 Analisador de espectro

O analisador de espectro é um instrumento eletrônico capaz de medir as

componentes harmônicas de sinais elétricos, como frequências, amplitudes, potências,

BER, MER ou EVM (Earned Value Management).

O instrumento utilizado nesta pesquisa foi o MitMeastech modelo NS-30A tem a

característica de medir frequências, amplitudes e potências de uma portadora, porém, não

sendo capaz de fornecer dados sobre BER, MER e EVM, que limitou a estas medições.

33

Figura 10 – Painel frontal do analisador de espectro Mit Meastech

Fonte: Meastech (2014)

Esse instrumento foi utilizado com o objetivo de medir a intensidade do sinal

recebido nas localidades escolhidas a fim de verificar a qualidade de antena necessária

para que a recepção se torne a melhor possível, dentro do que seria melhor para o usuário

em termos de custo/benefício.

4.2 TESTES INICIAIS

4.2.1 Escolha dos pontos de medição para a escolha da antena

Foi observado através de necessidades geográficas os principais locais para

efetuar as medições, estes locais representaram a maioria das áreas urbanas da cidade de

Campos dos Goytacazes, delimitados em uma circunferência em torno da área central do

município, observando os critérios estabelecidos.

Estes critérios seguem tanto ao conhecimento teórico dos causadores de

interferência, desvanecimento e diretividade, quanto à representatividade estatística.

No total foram 7 os pontos fixos escolhidos para encontrar a antena que oferecia

melhor custo benefício, estes pontos fixos foram:

Parque Rodoviário (em frente à emissora da TV Planície, afiliada à Rede Globo)

Distrito de Ururai (as margens da rodovia BR101 sul)

34

Distrito de Quilombo (em frente à Escola Municipal Maria Antônia Pessanha

Trindade)

Distrito de Goytacazes (as margens da rodovia RJ216)

Distrito de Canaã (as margens da BR101 norte)

Distrito de Travessão (local urbano as margens da RJ 224)

Distrito de Três Vendas (as margens da BR 356 oeste)

4.2.2 Montagem da torre de recepção

Na montagem da torre de recepção foram utilizados os seguintes componentes:

Dois canos galvanizados com ¾ de diâmetro, com três metros cada

Uma emenda para cano de ¾ polegada

Uma luva de 1 polegada com orelhas para estirantes

Uma luva para cano de ¾ polegada com parafuso de fixação

Uma mini torre vertical para cano de ¾ polegada

Quinze metros de fita plástica para ser utilizada com estirante

Três pinos de vergalhão 3/8, usado com suporte para os estirantes

A figura 11 mostra o esquemático do sistema elaborado para montagem e

fixação da torre de recepção como se observa:

Figura 11 - Esquemático da torre de recepção

Fonte: autor

35

4.2.3 Escolha das antenas

A escolha da antena adequada para os testes finais, iniciou-se em uma pesquisa de

rendimento de antenas comercializadas na cidade de Campos dos Goitacazes feita para o

projeto da feira de ciências organizada pelo Instituto Federal Fluminense (Feira Saber

Fazer Saber 2013), onde lá foram expostos as antenas e os resultados dos seus respectivos

rendimentos dos testes de campo.

Foram adquiridos cinco modelos de antenas de UHF no comercio local:

Antena Dipolo com plano refletor horizontal, tipo “Boca de Jacaré”;

Antena Dipolo com plano refletor vertical, “tipo Aranha”;

Antena Log periódica 14 elementos 12dBi “Plasmatic”;

Antena Log periódica 16 elementos “Pro Eletronic”;

Antena Senior HD “Plasmatic”.

Na figura 12, letra A é demonstrado antena “Boca de Jacaré”, na letra B o modelo

de antena “tipo Aranha” e na letra C a antena Log periódica de 14 elementos fabricada

pela Plasmatic.

Figura 12 – Antenas 1

Fonte: Autor

Na figura 13 letra A é demonstrado a antena UHF/VHF modelo Senior HD

fabricada pela Plasmatic e na letra B a antena Log Periódica de 16 elementos fabricada

pela Pro-Eletronic.

36

Figura 13 – Antenas 2

Fonte: Autor

Elementos de interconexão:

Foram montados três cabos coaxial RG6 com 10 metros cada e conectores F RG6

de compressão nas extremidades.

Os testes iniciaram no dia 07/09/2013, começando pela localidade de Ururai.

As três primeiras antenas mostradas na figura 12, foram instaladas na mesma torre na

seguinte sequência: a “boca de jacaré” na parte mais alta, identificada como antena 1,

seguindo com o modelo “tipo aranha”, identificada como antena 2 e a Log periódica de

14 elementos mais abaixo, identificada como antena 3, cada uma conectada a um cabo

coaxial que foram identificados com os números correspondentes. Começando pela

antena 1, utilizando o analisador de espectro sintonizado na frequência de 605,00 MHz,

com o spam fechado em 10,00 MHz, identificou-se o apontamento que obteve um melhor

nível de sinal e foi registrado o resultado, em seguida observou-se com o receptor de TV

sintonizado também em 605,00 MHz, se ouve a aberturada portadora da emissora

analisada que também foi anotado o resultado. Repetiu-se todos os mesmos

procedimentos de teste nas outras duas antenas.

As três antenas foram retiradas e na mesma torre foram instalados os dois modelos

restantes mostrados na figura 13, na seguinte sequência: a Log periódica 16 elementos,

identificada como antena 4, na parte mais baixa da torre e a Senior HD identificada como

antena 5, logo acima. Começando pela antena 4 e depois a antena 5 foram feitos os

mesmos procedimentos de teste neste local.

No dia quinze de setembro de dois mil e treze, seguiu-se para os distritos de,

travessão, Canaã, Três Vendas e no parque Rodoviário (em frente a emissora da Globo),

e seguindo os mesmos procedimentos de testes utilizados nos locais anteriores.

37

Os resultados encontrados foram:

Tabela 1 – Resultados dos testes realizados nas sete localidades utilizando os cinco

modelos de antena

Antena 1 Antena 2 Antena 3 Antena 4 Antena 5

Canaã -70,61 ** -72,00 ** -70,40 -60,00 -65,11

Goytacazes -58,27 -56,20 -60,11 -54,63 -59,30

Quilombo -74,38 * -74,36 * -74,16 -69,86 -73,13

Rodoviário -34,80 -32,00 -26,00 -16,22 -27,15

Travessão -71,80 ** -71,80 ** -71,00 ** -70,00 ** -70,20 **

Três Vendas -80,00 ** -80,00 ** -76,80 ** -74,80 ** -76,80 **

Ururai -56,77 -57,33 -49,80 -46,41 -55,58

Potência do sinal em dBm.

* Somente abriu a portadora no dispositivo móvel.

** Não houve a abertura de portadora.

Para uma melhor demonstração dos resultados de cada antena separadamente, os

dados adquiridos foram digitados em uma planilha e demonstrados na 20º Feira do Saber-

Fazer-Saber realizada nos dias 24 a 26 de Outubro de 2013.

Os gráficos a seguir demonstram os resultados de cada modelo de antena

separadamente:

Observa-se através do gráfico 1 um baixo rendimento do modelo “boca de jacaré”

em todos os pontos de teste, comparado aos resultados dos outros modelos, exceto o

modelo “tipo aranha” que obteve resultados próximos.

38

Gráfico 1 – Resultado do rendimento da antena “boca de jacaré”

Observa-se no gráfico 2 que o modelo “tipo aranha” tem rendimento com níveis

muito próximo ao modelo “boca de Jacaré”.

Gráfico 2 – Resultado do rendimento da antena “tipo Aranha”

Observa-se no gráfico 3 que este modelo de antena obteve rendimentos

satisfatórios na maioria dos pontos de teste, com variações de -26,00 dBm no Parque

Rodoviário até -76,80 dBm em Três Vendas.

Rodoviário Ururai Goytacazes Canaã Quilombo Travessão Três Vendas

-34,00dBm

-56,77dBm-58,27dBm

-70,61dBm-74,38dBm -71,80dBm

-80,00dBm-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0


-32,00dBm

-57,33dBm -56,20dBm

-72,00dBm-74,36dBm -71,80dBm

-80,00dBm-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0


39

Gráfico 3 – Resultado do rendimento da antena Plasmatic Log 14 Elementos, 12 dbi

Observando os resultados do gráfico 4 e comparando com os dos outros

modelos, percebe-se que este modelo de antena foi o que apresentou melhor resultado

em todos os pontos de teste.

Gráfico 4 – Resultado do rendimento da antena Pro-Eletrônic Log 16 Elementos

-16,00dBm

-46,41dBm

-54,63dBm

-60,00dBm

-69,86dBm -70.00 dBm-74,80 dBm

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0



-26,00dBm

-49,80dBm

-60,11dBm

-70,40dBm-74,16dBm -71,00dBm

-76,80dBm-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0



40

Obervando o gráfico 5 perecebe-se que este modelo de antena apresentou um

bom rendimento em todos os pontos de teste, porem, devido ser um modelo que foi

projetado para atender tanto UHF quanto VHF, não obteve rendimento capaz de atender

à espectativa desta pesquisa.

Gráfico 5 – Resultado do rendimento da antena Plasmatic Senior HD

4.2.4 Analisando os cinco gráficos obtidos nos testes

O critério utilizado para a escolha da antena que será utilizada nos futuros testes

foram:

Ganho da potência irradiada

Custo benefício

Observando os resultados, a que apresentou melhor custo benefício, foi o modelo

Log Periódica de 16 elementos fabricado pela Pro Eletronic.

A figura 14 mostra o diagrama de irradiação desta antena, e pode-se observar a

boa diretividade desta antena, não deixando dúvidas de que este modelo é o mais

adequado para efetuar os testes de campo que serão efetuados na próxima etapa deste

trabalho.


-27,00dBm

-55,58dBm

-59,30dBm

-65,11dBm

-73,13dBm -70,20dBm-76,70dBm

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0 Rodoviário Ururai Goytacazes Canaã Quilombo Travessão Três Vendas

41

Figura 14 – Lóbulo da antena Log periódica de 16 elementos

Fonte: Ideal Industria e com. de Antenas Ltda (2007)

4.2.5 Antena escolhida para os testes

O modelo de antena escolhida após os testes anteriores foi o modelo Log Periódica

fabricado pela Pro Eletronic de 16 elementos com um ganho de 14dBi, mostrada na figura

15:

Figura 15 – Foto da antena Pro-Eletrônic Log 16 Elementos

Fonte: Proeletronic(2014)

42

4.3 DEFINIÇÃO DOS PONTOS DE MEDIÇÕES

4.3.1 Distribuição geográfica dos pontos das medições

O município escolhido para ser efetuado as medições foi a cidade de Campos dos

Goytacazes, no estado do Rio de Janeiro, cidade onde localiza-se a sede da instituição

que pretende-se pleitear a aprovação deste trabalho.

A figura 16 mostra o mapa do estado do Rio de Janeiro, com destaque no

município de Campos dos Goytacazes.

Figura 16 – Mapa de divisão regional do estado do Rio de Janeiro

Fonte: Mapas Blog (1998)

De acordo com dados extraídos do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatísticas

- IBGE, o município de Campos dos Goytacazes possui uma população de 463.731

habitantes, distribuídos conforme o gráfico 6:

43

Gráfico 6 – Divisão populacional por bairros na cidade de Campos dos Goytacazes

Fonte: IBGE (2010)

Como é possível observar no gráfico 6 a maioria da população deste município

encontra-se nos bairros Guarus, Centro e Vicente Gonçalves dias. Esta área é denominada

pela empresa de Correios e Telégrafos como “Zona Centro”, conforme mostrada na

Figura 17:

Figura 17 – Mapa da divisão por áreas da cidade de Campos dos Goytacazes

Fonte: Novaes (2011).

44

Utilizando todos os critérios descritos acima, então, foram definidos os 8 pontos

fixos para efetuar os testes, que foram:

Praça São Salvador;

Parque Aurora;

Parque da Penha;

Dentro do Campus da Universidade Estadual do Norte Fluminense – UENF;

Parque Prazeres;

Defronte ao Hospital Geral de Guarus;

Parque Guarus

Parque Pecuária.

Figura 18 - Imagem do Google com todos os pontos fixos definidos para os testes

Fonte: Google Earth (2014)

45

4.3.2 Escolha das emissoras de televisão que serão analisadas

Na cidade de Campos dos Goytacazes, nesta data somente existem duas emissoras

que transmitem em HDTV, que são a TV Alto Litoral transmitindo na frequência de

605,00 Mhz e a TV Record na frequência de 617,00 MHz, estas emissoras encontram-se

em pontos geográficos diferentes, que motivou a elaboração deste trabalho, pois, pode-se

observar os rendimentos da antena utilizada em quatro posições diferentes e em duas

emissoras distintas, como pode-se observar na figura 19:

Figura 19 - Imagem do Google com os dois pontos de transmissão em relação ao centro

da cidade


46

4.3.3 Delimitações geográficas das emissoras de TV analisada

Observando as imagens de satélite fornecidas pelo Google earth, foram feitas as

demarcações.

A figura 20 mostra a localização da emissora Rede Globo.

Figura 20 – Imagem do Google que mostra a localização da Rede Globo


A figura 21 mostra a localização da emissora Record;

Figura 21 – Imagem do Google que mostra a localização da emissora TV Record


47

5 DESENVOLVIMENTO DOS TESTES DE CAMPO

Os testes foram efetuados utilizando a antena Log periódica 16 elementos da

marca Pro Eletronic, a mesma que foi definida pelo primeiro trabalho de testes, instalada

em uma torre de cano de ferro galvanizado de ¾ de diâmetro com 6 metros de altura

fixado em uma base de ferro pintado, e conectada ao cabo coaxial RG6 de 10 metros de

comprimento. A antena foi apontada em quatro direções, norte sul, oeste e leste e foram

utilizadas nas mesmas direções de apontamento em todos os locais escolhidos.

6– ANÁLIZE DOS RESULTADOS

A seguir são expostos os resultados dos testes realizados nos diversos pontos da

cidade de Campos dos Goytacazes.

6.1 Praça São Salvador

Localizada no centro da cidade, nas coordenadas S=21º,45´, 23.02” e W=41º, 19’,

25.12”, a Praça Salvador é a principal praça da cidade de Campos dos Goytacazes. Nos

testes efetuados neste ponto foram obtidos os resultados demonstrados na tabela 2 e no

gráfico 7:

Tabela 2 - Resultado dos testes na Praça São Salvador

Praça São Salvador

Emissora Apontamento da antena

Norte Sul Oeste Leste

Globo -73,29dBm -72,30dBm -73,44dBm -72,45dBm

Record -68,32dBm -69,40dBm -67,50dBm -66,61dBm

48

Gráfico 7 – Resultado dos testes na Praça São Salvador

Observa-se no gráfico 7 que em todas as direções de apontamento da antena o

nível de sinal foi insuficiente, concluindo que neste ponto geográfico não há portadora

em nenhuma das emissoras analisadas, devido a influência de diversos edifícios, que

causam o desvanecimento dos sinais.

6.2 Parque Aurora

Localizado nas coordenadas S = 21º, 47’, 03.68” e W = 41º, 19’, 46.06”.

Nos testes efetuados neste ponto foram obtidos os resultados demonstrados na tabela 3 e

no gráfico 8:

Tabela 3 - – Resultado dos testes no Parque Aurora

Praça do parque Aurora





49

Gráfico 8 – Resultado dos testes no Parque Aurora

Observa-se no gráfico 8 que na transição do oeste para o leste houve uma inversão

no resultado. O apontamento para a direção oeste coincide com a direção da emissora

Globo e o apontamento leste coincide com a direção da emissora Record.

6.3 Penha



no gráfico 9:

Tabela 4 - Resultado dos testes no Bairro da Penha

Praça da Penha





50

Gráfico 9 – Resultado dos testes no Bairro da Penha

Os resultados observados no gráfico 9, pôde-se observar que os níveis variam

praticamente iguais nas duas emissoras, isso se deve porque todas as duas emissoras

estão localizadas a noroeste deste bairro.

6.4 UENF



no gráfico 10:

Tabela 5 - Resultado dos testes na UENF

UENF





51

Gráfico 10 – Resultado dos testes na UENF

Foi observado no gráfico 10 que mesmo a emissora Globo estando na direção

oeste o nível de sinal foi muito baixo e o resultado satisfatório da Record na posição

sudeste.

6.5 Parque Prazeres



no gráfico 11:

Tabela 6 - Resultado dos testes no Parque Prazeres

Praça do Parque Prazeres





52

Gráfico 11 – Resultado dos testes no Parque Prazeres

Os testes efetuados no parque Prazeres, apontaram um baixo rendimento na

recepção da Globo em todas as direções e em apenas na direção sul que obteve portadora

na Record, conforme demostrado no gráfico 11.

6.6 HGG



no gráfico 12:

Tabela 7 - Resultado dos testes no Hospital Geral de Guarus (HGG)

Hospital Geral de Guarus (HGG)





53

Gráfico 12 – Resultado dos testes no Hospital Geral de Guarus (HGG)

Os testes efetuados no HGG, devido a sua posição geográfica nordeste em relação

ao local analisado, demostrou que na recepção da Globo a antena nas posições norte e

oeste obtiveram o mesmo resultado de -60,00 dBm obtendo abertura de portadora e nas

posições sul e leste apresentando um resultado igual a -75,00 dBm, não obtendo abertura

de portadora, já na Record em nenhuma das posições obteve resultado suficiente para

abrir a portadora.

6.7 Parque Guarus



no gráfico 13:

Tabela 8 - Resultado dos testes no Parque Guarus

Praça do parque Guarus





54

Gráfico 13 - Resultado dos testes no Parque Guarus

Observa-se no gráfico 13 que na transição do sul para o oeste houve uma inversão

no resultado. O apontamento para a direção sul os níveis de sinal são tecnicamente iguais

pois coincide na direção das duas emissoras analisadas, já o apontamento oeste coincide

com a direção da emissora Globo.

6.8 Pecuária



no gráfico 14:

Tabela 9 - Resultado dos testes no Pecuária

Pecuária





55

Gráfico 14 - Resultado dos testes no Pecuária

Observa-se no gráfico 14 que em todas direções de apontamento o nível de sinal

da Globo obteve melhor resultado, devido a maior proximidade desta emissora ao local

analisado. Somente na direção Sul que houve a abertura da portadora da Record, porém,

com baixo rendimento.

7 CONCLUSÃO

O estudo sobre a recepção de TV digital terrestre trouxe dados muito importantes

sobre como os níveis dos sinais transmitidos de HDTV em UHF se comportam nos

diversos tipos de ambientes, como cada modelo de antena os recebem e as influências dos

diversos elementos causadores de atenuação.

Porém, poucos estudos já foram realizados sobre efeitos deste novo tipo de serviço

em relação à sua abrangência.

Conforme os dados analisados nos testes efetuados, pode-se perceber o quanto

vulnerável é o sinal terrestre transmitido de HDTV em UHF.

A qualidade da recepção do sinal da TV Digital depende diretamente dos

equipamentos que forem utilizados, começando pela qualidade da antena, dos conectores,

cabos, acopladores, até mesmo do equipamento de TV. Em se tratando da recepção do

56

sinal, a qualidade depende da topologia da cidade assim como a quantidade de edificações

(estrutura arquitetônica) que interfiram direta ou indiretamente na recepção. A antena que

será utilizada para a recepção do sinal deve levar em consideração todos esses fatores.

Dependendo do local que a antena for apontada, haverá a necessidade do

posicionamento da antena em duas posições pois as emissoras se posicionam em polos

opostos da cidade. Partindo do pressuposto que usuários domésticos necessitam de

praticidade na instalação dos equipamentos, fica inviável a utilização de duas antenas

apontadas para polos opostos, assim sendo, se houvesse uma única torre de transmissão

que fizesse a transmissão simultânea de todas as emissoras disponíveis na localidade a

estrutura como um todo ficaria muito mais harmônica.

Os dados analisados nos primeiros testes que foram efetuados na cidade de

Campos dos Goytacazes/RJ, onde foram utilizados diversos modelos de antena, porém,

analisando somente uma emissora, mostraram que os formatos de fabricação das antenas

influenciam diretamente no nível do sinal recebido e também que devido o comprimento

de onda do UHF ser muito estreito o apontamento da antena receptora é muito crítico.

A antena que obteve um melhor resultado neste primeiro teste foi a do modelo

Log Periódica de 16 fabricada pela empresa Pro Eletronic.

Nos testes seguintes, que também foram efetuados no mesmo município dos testes

anteriores, foi utilizado somente o modelo de antena que apresentou o melhor resultado

nos testes anteriores, porém, foram analisadas duas emissoras de HDTV que utilizam a

mesma faixa de frequência (UHF), estas emissoras foram a Rede Record, transmitindo na

frequência de 617,00 MHz e a Emissora Rede Globo, retransmitida por sua afiliada a TV

Alto Litoral na frequência de 605,00 MHz.

Foram observados através destes testes as quatro direções de apontamento da

antena receptora em relação aos níveis de sinal recebido em cada emissora analisada,

posições Norte, Sul, Oeste e Leste.

De acordo com os dados adquiridos pode-se observar nas quatro direções de

apontamento da antena, a grande diferença nos níveis de sinal em cada uma das posições.

Pode-se também observar que quando a antena de teste estiver localizada próximo

ao meio entre uma emissora e a outra, serão necessárias duas antenas com apontamentos

diferentes para receber os dois canais em um mesmo televisor.

57

8 TRABALHOS FUTUROS

Considerando todos os resultados dos testes efetuados nesta pesquisa, sugere-se

uma nova pesquisa sobre outras formas de distribuição de sinais de TV digital capazes de

universalizar o acesso em toda cidade, tais como a utilização das estruturas já utilizadas

nos serviços de telefonia celular como pequenas células retransmissoras de TV digital,

conhecidos por Gap Fillers, abrangendo assim uma maior quantidade de áreas,

consideradas na estrutura atual como áreas de sombra e a adoção de torre única

centralizada para a utilização de todas as emissoras em um só ponto geográfico.

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