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Relatório

Outubro de 2010

Laboratórios do DEEC: O que se faz nos laboratórios de ensino do I Nascente?

Docente:

Armando Jorge Miranda de Sousa

Monitor:

Rui Fernando de Sousa Marques

Grupo ELE327:

Ana Margarida Guedes da Silva Cardoso

António Silva Fernandes

Duarte Nuno Osório do Val

Helena Carolina Teixeira Lopes

João Miguel Vaz Cerqueira

José Guilherme Casimiro Rodrigues

Tiago Augusto Lima Torres Correia

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Índice

Introdução 3

Engenharia de Radiofrequência e Microondas 5

Informação e Comunicação 6

Fundamentos de Telecomunicações 2 7

Projecto de Sistemas de Telecomunicações 9

Conclusão 11

Bibliografia 12

Agradecimentos 13

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Introdução

No âmbito da Unidade Curricular Projecto FEUP, o grupo ELE327 irá

abordar o tema “O que se faz nos laboratórios do edifício I nascente?”.

Esta UC permite aos alunos um desenvolvimento das suas capacidades

pessoais e interpessoais, permitindo-lhes trabalhar em grupo, apelando, desta

forma, ao desenvolvimento de novas competências. Para além disso, os temas

do Projecto FEUP relacionam-se directamente com o ambiente universitário, o

que permite aos alunos um maior envolvimento e melhor integração no novo

meio escolar.

O grupo ELE327 ficou encarregue de explorar o edifício I nascente, que

é onde se encontra parte do departamento do MIEEC (Mestrado Integrado em

Engenharia Electrotécnica e de Computadores). Neste trabalho vai-se falar das

disciplinas que se ensinam nos laboratórios, dos seus respectivos programas e

de possíveis trabalhos que se possam ter realizado em anos anteriores

relacionados com essas mesmas disciplinas.

Iniciou-se esta investigação procurando saber que aulas se têm nos

laboratórios; depois falou-se directamente com os técnicos do edifício para

pedir ajuda e opiniões relativamente às cadeiras e respectivos projectos. Desta

forma, e após serem seleccionadas as cadeiras que vão ser investigadas, o

grupo dedicou-se à investigação das UC’s que lhes despertaram interesse.

Este método poderá tornar-se uma boa forma de se organizar o trabalho, sem,

obviamente, se esquecer o trabalho de grupo.

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De seguida, são apresentadas algumas informações sobre a selecção

de unidades curriculares do major Telecomunicações, Electrotécnica e

Computadores que são leccionadas no edifício I nascente, tais como

Engenharia de RF e Microondas, Informação e Comunicação, Projecto de

Sistemas de Telecomunicações e Fundamentos de Telecomunicações 2.

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Engenharia de RF1 e Microondas

Objectivos

Fornecer os conceitos fundamentais de engenharia de radiofrequência

com vista à análise, projecto e caracterização de circuitos de microondas (filtros

e amplificadores) proporcionando aos alunos a aplicação prática destes

conceitos através do contacto com um laboratório de electrónica e a

possibilidade de realizarem protótipos laboratoriais e projectos de electrónica

de RF em condições de autonomia.

Programa:

Introdução a sistemas de comunicação de radiofrequência;

Linhas de transmissão (revisão) e análise de circuitos de microondas;

Ruído e distorção de intermodulação;

Desenho em software de:

1. Filtros; 2. Amplificadores de alta frequência; 3. Osciladores e sintetizadores de frequência; 4. Receptores.

Após a realização dos desenhos, prossegue-se com a manufacturação

dos mesmos em microstrip2, seguido do teste de performance, segundo a

aplicação específica para que foram desenhados.

Um dos trabalhos consiste em construir um amplificador de sinal usando

apenas transitors.

1 RF: rádio-frequência

2 Microstrip: miniaturização de circuitos eléctricos com vista a diminuir necessidades energéticas, gastos de matéria

prima, variações com a temperatura, e aumentar qualidade de construção.

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Informação e Comunicação

Objectivos

O objectivo principal é os estudantes adquiram conhecimentos técnicos

sobre sistemas de comunicação usados na transmissão de informação,

compreendendo a complexidade dos processos subjacentes, os quais colocam

grandes desafios tecnológicos e operacionais. Devem ainda adquirir formação

básica no domínio da transmissão de informação em sistemas de

comunicação, permitindo-lhes analisar as tecnologias utilizadas e as limitações

que impõem na informação a transmitir.

Resultados da aprendizagem

Os estudantes deverão ser capazes de estudar e compreender sistemas

de comunicação de informação, nomeadamente, serem capazes de analisar e

avaliar soluções tecnológicas, arquitectónicas e serviços a suportar, dotando-os

assim dos conhecimentos técnicos básicos para lidarem com redes de

comunicação na sua futura vida profissional e abrindo caminho para

perceberem conceitos avançados neste domínio.

Programa:

Breve panorama do sector das Telecomunicações;

Sinal. Representação fasorial. Conceito de onda;

Linhas de transmissão. Parâmetros característicos. Equação de onda.

Impedância, reflexão e adaptação. Transitórios em linhas;

Representação de sinais no domínio dos tempos e das frequências;

Concretização de conceitos adquiridos em Teoria do Sinal;

Filtragem de sinais. Filtros passivos, activos e digitais;

Comunicações analógicas. Sinais e sistemas. Modulações AM e FM;

Comunicações digitais. Conversão analógico-digital. Comunicação de

sinais em banda base e em banda de canal. Introdução às modulações

digitais;

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Perturbações introduzidas por um canal de transmissão ou por um

sistema de armazenamento. Distorção e ruído. Recepção óptima.

Compressão sem perdas. Códigos de Huffman e LZ;

Codificação de áudio, voz, imagens e vídeo. Códigos correctores de

erros;

Sistemas de comunicação ponto-a-ponto e multi-ponto. Exemplo de uma

ligação usando a interface RS232C via fibra óptica;

Protocolos de comunicação em rede.

Esta cadeira não tem projecto. Um dos trabalhos em que os alunos operam

consiste no cálculo do comprimento de um cabo: injectando um sinal (cujas

características são conhecidas) na entrada, e observando as alterações na

outra extremidade, pode-se descobrir o comprimento do cabo se se souber o

material de que é feito.

Um dos trabalhos permite aos alunos criar um conversor analógico-

digital, ou inverso, e calcular a frequência de obtenção de informação correcta,

para que a amostragem do sinal analógico seja “válida”.

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Fundamentos de Telecomunicações 2

Objectivos

O objectivo desta unidade curricular é os alunos adquirirem

conhecimentos técnicos de alguns aspectos fundamentais das comunicações

digitais e, ao mesmo tempo, desenvolvam as suas próprias aptidões pessoais,

interpessoais e profissionais.

Programa:

Sincronização em modulações digitais:

1. Efeitos da falta de sincronismo na probabilidade de erro;

2. Métodos de recuperação da fase da portadora;

3. Métodos de recuperação da temporização de símbolo;

Espalhamento Espectral:

1. Introdução e considerações genéricas;

2. Espalhamento espectral por sequência directa (DS);

3. Espalhamento espectral por saltos em frequência (FH);

4. Efeito de interferências intencionais;

5. Acesso múltiplo (CDMA);

6. Sequências de Walsh, de Barker e pseudo-aleatórias (PN, Gold e

Kasami).

Os trabalhos desenvolvidos pelos alunos consistem em simulações de

Matlab e de transmissão de rádio em linhas.

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Projecto de Sistemas de Telecomunicações

Objectivos

O objectivo desta Unidade Curricular consiste no estudo das tecnologias e

metodologias relevantes para o projecto de sistemas de telecomunicações

específicos, nomeadamente ópticos, sistemas de acesso sem fios, sistemas de

satélite, sistemas de radar e suas aplicações e na apresentação dos principais

termos, conceitos, princípios básicos e modelos arquitectónicos, com vista ao

projecto e implementação dos sistemas.

Programa:

Factores limitativos no projecto de sistemas ópticos: dispersão e efeitos

não-lineares. Análise da propagação de impulsos em fibras e da

interacção entre dispersão e efeitos não-lineares. Gestão de dispersão

em sistemas ópticos. Sistemas de multiplexagem por comprimento de

onda: princípio de operação, componentes, arquitecturas e projecto de

sistemas.

Transporte de sinais de rádio-frequência e microondas sobre fibra óptica.

Redes ópticas passivas na rede de acesso: princípio de operação,

componentes, arquitecturas e projecto de sistemas.

Sistemas por Feixe Hertziano: conceitos básicos, modulações, balanço

de potência, ruído de sistema, plano de frequências, estações terminais

e repetidores; projecto de sistemas. Sistemas de Comunicação por

Satélite: conceitos básicos, órbita dos satélites, ligações por satélite,

acesso a satélites, segmento do satélite, segmento terrestre, séries de

satélites; projecto de sistemas.

Sistemas de Radar: conceitos básicos e princípios de funcionamento,

radares de impulsos (radares de procura, radares de seguimento,

radares indicadores de movimento, radares de sinalização), radar de

onda contínua (radar CW de efeito Doppler3, radar FM-CW); projecto de

sistemas.

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Alguns dos trabalhos laboratoriais desenvolvidos tem por base a construção

de um radar baseado no efeito Doppler usado para averiguar velocidade de

alvos.

Noutros trabalhos os alunos constroem antenas unidireccionais e testam-

nas numa câmara anechoic4 que há na Feup, de modo a verificar a

conformidade com as especificações de construção.

3 Efeito Doppler: mudança de frequência de uma onda para um observador que se move relativamente á fonte da onda.

4 Câmara Anechoic: Sala desenhada para parar reflecções sonoras ou de ondas electromagnéticas.

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Conclusão

O edifício I nascente da FEUP tem um extenso leque de disciplinas,

sendo todas elas de grande interessante, com alguns projectos que não deram

para ser explorados, pelo facto de serem vários e pelas temáticas por eles

abordadas serem de facto muito extensas e elaboradas. Por esta razão, foi

decidido abordar apenas uma pequena amostragem das diferentes disciplinas e

projectos nelas a serem desenvolvidos.

Desde Fundamentos de Telecomunicações 2, a Projecto de Sistemas de

Telecomunicações, ou Comunicações Ópticas, existe tanto para explorar e

desenvolver, que, com este trabalho espera-se que os outros alunos também

fiquem a conhecer, de uma forma geral, o programa destas disciplinas, assim

como os seus projectos, fundamentalmente por 3 razões:

Para poderem saber o que os espera nas futuras disciplinas que

poderão frequentar;

Para os ajudar no ramo que vão escolher no 3º ano;

Para espicaçar a curiosidade e o interesse que, certamente, têm pela

engenharia electrotécnica.

Para estes efeitos, o trabalho incidiu em toda a comunidade escolar,

sobretudo nos alunos do 1º ano de Engenharia Electrotécnica e de

Computadores.

Por fim, e com isto dito, acreditamos ter atingido os nossos objectivos,

particularmente, e conseguido responder à questão: “O que se faz nos

laboratórios do I nascente?”.

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Bibliografia

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&P_CAD_CODIGO=EEC0036&P_PERIODO=1S (Accessed October 10,2010)

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&P_CAD_CODIGO=EEC0154&P_PERIODO=1S (Accessed October 10,2010)

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&P_CAD_CODIGO=EEC0038&P_PERIODO=2S (Accessed October 10,2010)

https://www.fe.up.pt/si/Disciplinas_geral.FormView?P_ANO_LECTIVO=2010/2011

&P_CAD_CODIGO=EEC0137&P_PERIODO=1S (Accessed October 10,2010)

http://en.wikipedia.org/wiki/Microstrip (Accessed October 10,2010)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_Doppler (Accessed October 10,2010)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Matlab (Accessed October 10,2010)

http://en.wikipedia.org/wiki/Anechoic_chamber (Accessed October 10,2010)

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Agradecimentos

Gostaríamos de agradecer a todas as pessoas que nos ajudaram na

elaboração deste relatório, disponibilizando-se para nos fornecerem as mais

variadas informações, nomeadamente aos técnicos e professores do edifício I

Nascente, e, sobretudo, ao nosso supervisor, Armando Jorge Miranda de

Sousa, e monitor Rui Fernando de Sousa Marques.