PROE 1º Semestre 08/09
OBJECTIVO DA
DISCIPLINA
PROGRAMA
PÁGINAS DA
DISCIPLINA
CORPO
DOCENTE
Do electromagnetismo à engenharia
das telecomunicações.
Conceitos Fundamentais
Linhas de transmissão
Radiação
Guias metálicos e Fibras Ópticas
http://fenix.ist.utl.pt
http://alfa.ist.utl.pt/~proer
• Maria Emília Manso – Profª. Responsável (aulas teóricas)
• Mª João MArtins; Maria Hermínia Marçal
Aula 0 - 17 Set 08
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AULAS PRÁTICAS
22 de Setembro de 2008
INÍCIO
INSCRIÇÃO
FUNCIONAMENTO
4 Turmas práticas
organizadas em grupos de 2
alunos. Inscrições no FENIX
a partir de 17 de Setembro.
Dois grupos por aula expõem o problema
agendado.
A inscrição numa aula é vinculativa para efeitos
de avaliação e confere prioridade na frequência
das respectivas aulas práticas.
Aula 0 - 17 Set 08
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Sistema de Radiodifusão de Televisão
Aula 0 - 17 Set 08
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Espectro electromagnético
É um recurso básico dos sistemas de comunicação.
História
• Ondas sonoras (voz). Comunicação à distância  tambores e ondas de luz visível
(sinais de fogo, espelhos reflectores e bandeiras).
• Espectro electromagnético fora da região do visível só começou a ser utilizado fim
século XIX.
• Hertz (1887) construiu sistema de transmissão de ondas de rádio. Verificou
experimentalmente ondas electromagnéticas, previstas ~20 anos antes por Maxwell.
• Marconi: primeira transmissão em 1895, desenvolveu o rádio do ponto de vista
comercial e patenteou primeiro sistema de telegrafia sem fios.
• Pouco antes da segunda guerra mundial surgiram os klistrões e os magnetrões,
capazes de gerar frequências até 1 GHz, e os primeiros guias de onda.
• Primeiras experiências de transmissão de OE através de guias de onda (1935), foram
mal sucedidas. Em 1936, uma vez estabelecida a teoria, foi feita com sucesso a
primeira transmissão de OE com guias de onda.
• Desenvolvimento de geradores e guias de onda fundamental para utilização microondas, em comunicações e radares.
Aula 0 - 17 Set 08
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História (cont.)
• Mais tarde estruturas planares (stripline, microstrip, slotline, guias coplanares) mais
compactas, de custo inferior e capazes de integrar dispositivos activos como díodos e
transistores.
• Cabos coaxiais também usados actualmente na transmissão de sinais até ao domínio
das micro-ondas. Vantagem: banda larga. Desvantagem: difíceis de integrar em
circuitos complexos.
• Fibras ópticas surgiram no final dos anos 70. Sistemas de comunicação ópticos de
baixas perdas e baixa dispersão, com larguras de banda muito superiores às dos
cabos coaxiais ou das estruturas de ondas milimétricas.
• Frequências dos sistemas de comunicação têm vindo a aumentar, devido
essencialmente às enormes larguras de banda disponíveis nas frequências mais
elevadas.
• Comunicação com ligações fixas utilizada durante largos anos. Serviços telefónicos
ligações terrestres fixas (anos 40), comunicação intercontinental ligações via satélite
(anos 70).
• As comunicações celulares móveis constituem actualmente um vasto campo de
investigação e desenvolvimento tecnológico.
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Propagação guiada
• Baixas frequências e distâncias curtas. Imune a interferências.
• Distâncias maiores e frequências mais elevadas atenuação considerável e custos elevados.
Excepção: fibra óptica, transmissão a grandes distâncias com muito baixas perdas.
Propagação em espaço livre
• Perdas mais elevadas, única opção em muitos casos. Ex. em barcos, a bordo de aviões e satélites,
em veículos, em rádio difusão, nos rádios da polícia, bombeiros, nas comunicações pessoais
(telefones móveis, "pagers").
Propagação guiada /Propagação em espaço livre
• Hoje micro-ondas e fibras ópticas: ligações telefónicas de longa distância e chamadas
internacionais via-satélite. Televisão também com sist. comunicação baseados em satélites.
Segurança
• Propagação guiada intrinsecamente mais segura mas a propagação em espaço livre com
comunicação digital (com códigos) pode atingir níveis equivalentes de segurança.
Fiabilidade
• Sinais em espaço livre afectados pelas condições de propagação (obstáculos, ionosfera,
condições atmosféricas adversas, interferências com outros sinais electromagnéticos).
• Propagação guiada afectada por danificação acidental das estruturas de transmissão, provocada
por trabalhos de construção, tremores de Terra, etc...)
Custos
Propagação guiada (em geral) custos superiores e descida de preço de equipamento com antenas.
Esta situação tende a favorecer os sistemas de propagação em espaço livre.
PROEAula
1S0708
0 - tipo
17Aula1-110907
Set
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Na prática escolha ditada essencialmente
pelo
de08
aplicação.
Antenas
GMS (telemóveis)
Agregados
Yagi
Monopolos
(Serviços radiomóvel)
Antena
Yagi
Repetidores
Estações
móveis
Corneta
Antenas
Parabólicas
(Microondas)
Parabólica
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Propagação guiada
•
Cabos coaxiais - até ao domínio das micro-ondas.
•
Guias de onda em microondas. Poder transportar potências elevadas (ex. radares). Largura de
banda limitada, dimensões apreciáveis, dispendiosos.
•
Cabos coaxiais banda larga, difícil fazer circuitos complexos de micro-ondas.
•
Estruturas planares: stripline, microstrip, slotline, finline, guias coplanares. Compactas,
baixo custo, podem incluir componentes activos como díodos ou transistores.
•
Tendência dos circuitos de micro-ondas, integrar as estruturas de transmissão, os
componentes activos, e outros componentes num único substracto de semicondutor, formando
um circuito monolítico de micro-ondas integrado (MMIC).
•
Fibras Ópticas, capazes de transportar grandes quantidades de informação usando ondas
luminosas, devido à enorme largura de banda.
– Luz emitida no infravermelho (invisível) com 0: 1.31 m ou 1.55 m.
– Transmissão sinais de audio, televisão ou dados de computador com modulação
analógica (variando a intensidade do feixe de luz) ou digital (opera-se em modo on-off).
– Sistema de fibra óptica pode transmitir tipicamente 27 gigabits por segundo.
– Sistemas de fibra óptica, também em muito pequenas distâncias Ex: nos computadores,
transporte de sinais entre placas de circuitos.
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Sistema de Unidades
•
Sistema MKSA [Metro Kilograma Segundo Ampere]
•
Metro, referenciado ao segundo e à velocidade da luz no vácuo
•
Quilograma, massa de uma barra padrão feita de uma liga de Platina/Irídio (Sévres,
Paris)
•
Segundo,
9.192.631.770 períodos da radiação electromagnética emitida numa
transição de um átomo de Césio
•
Ampére, corrente constante que, percorrendo dois condutores (comprimento infinito
afastados de 1m no vácuo), produziria entre os condutores uma força de 2 x 10 Newton
por cada metro de condutor.
•
Sistema MKSA racionalizado
o  4 107 Hm1
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Linhas de Transmissão
Circuitos de Alta Frequência
(Z)
V0(t)
Zs
~
y
l
0
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Antenas
Desempenham papel fundamental: convertem ondas electromagnéticas guiadas em ondas de
espaço livre.
Fig. 4 - Linhas de força do campo eléctrico
associadas a um dipolo
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Aula 0 - 17 Set 08
13
LP17,16
(perfil constante)
FIBRAS
ÓPTICAS
LP28,5
(perfil
variável)
ELEMENTOS DE ESTUDO
BIBLIOGRAFIA
• Propagação e Radiação de Ondas Electromagnéticas (PROE) - Sebenta - AEIST, IST
• Introdução às Fibras Ópticas – A. Brinca, AEIST
• Problemas das aulas práticas de PROE - Problemas - AEIST, IST
• Field and Wave Electromagnetics, D. Cheng, Wesley - Biblioteca DEEC
• Optical Fiber Communication, G. Keiser, McGraw-Hill - Biblioteca DEEC
• PROE, 1. Ondas e Meios Materiais, Abreu Faro, Técnica - AEIST
• PROE, 2. Radiação, Abreu Faro, Técnica - AEIST
• PROE, 3. Propagação Guiada, Abreu Faro, Técnica - AEIST
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Outros Elementos de Estudo
• Carta de Smith
• Utilização de um monopolo eléctrico de Hertz ( 60 kHz)
• Introdução às fibras ópticas
OUTROS
ELEMENTOS
• O espectro electromagnético
• Fundamentos de Electromagnetismo
• Cursos na Web relacionados com a disciplina
• Uma Introdução à Compatibilidade Electromagnética
• Comunicações por Fibra Óptica
VISUALIZAÇÕES
PROEAula
1S0708
0 - 17Aula1-110907
Set 08
PEQUENOS
VIDEOS
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Avaliação
Há 2 sistemas de avaliação:
a)
2 Testes
Avaliação Contínua
1 Exame Final de recurso
b)
Exame Final
Avaliação Contínua
Exame Final de recurso
Os alunos podem optar, em qualquer altura, por um dos 2 sistemas de avaliação
a) ou b).
PROE - Avaliação 1º Semestre 0708
Total alunos inscritos 137
Alunos avaliados 100
Testes 94 alunos
Desistências 0
Aprovados 72
Exame 35 alunos
Desistências 10
Aprovados 8
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Histogram
6
Frequency
Frequency
5
4
3
Frequency
2
1
12
.5
15
.5
18
.5
9.
5
6.
5
3.
5
0.
5
9.
5
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6.
5
0
3.
5
0.
5
Frequency
Histogram
Bin
Bin
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Avaliação Contínua
Baseia-se em problemas resolvidos em casa e na aula.
a) Problemas apresentados/resolvidos na aula
Em cada aula prática, dois grupos de alunos (de 2 alunos), sorteados na aula
anterior, são convidados a apresentar os problemas previamente agendados para
a aula.
b) Problemas resolvidos em casa
Dois grupos de alunos (de 2 alunos), sorteados na aula anterior, entregam na aula
os problemas previamente agendados para resolver em casa.
Cotação da avaliação contínua:
(a)1 valor; (b) 1 valor
Cada aluno é avaliado em cada semestre: 2 vezes (a) + 2 vezes (b).
A nota da avaliação contínua é válida nos 2 semestres seguintes.
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Testes
Os testes cobrem os seguintes temas:
• Teste 1:
Conceitos Fundamentais I
Radiação e Linhas de Transmissão;
• Teste 2:
Conceitos Fundamentais II
Guias de Onda Metálicos e Fibras Ópticas
Cotação :
Teste 1: 9 valores;
Teste 2: 9 valores
Duração de cada teste: 2 horas
Exames
Os exames são com consulta exclusiva de formulário, previamente
disponível no sistema FENIX.
Cotação de cada exame: 18 valores
Duração de cada exame: 3 horas
Provas orais
São obrigatórias, quando a nota de avaliação for superior a
17 valores ou o corpo docente não se encontrar
suficientemente esclarecido em relação à classificação do aluno.
Inscrições
Os Testes e os Exames têm inscrição prévia obrigatória.
Calendário de avaliação (sujeito a confirmação)
1º Teste – 14 de Novembro
2º Teste /1º Exame – 23 de Janeiro
Exame de Recurso– 12 de Fevereiro