Rádio – Parte II

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Na primeira parte falei-vos um pouco sobre a modulação do sinal eléctrico a enviar, nesta segunda parte irei falar da própria transformação do sinal eléctrico em ondas de rádio. O dispositivo que faz esta operação (bem como a inversa) é a antena. Faço notar que a natureza do sinal não sofre propriamente uma mudança, pois só varia o meio em que se propaga (em ambos os casos estamos a falar em ondas electromagnéticas, num caso guiadas, no outro irradiadas). Embora aqui me esteja a referir a ondas de rádio, fica a nota de que o mesmo é aplicável para qualquer tipo de onda (apenas o tamanho da antena é que varia: quanto maior o comprimento de onda, maior tem que ser o tamanho da antena).

Uma característica importante das antenas é a sua reciprocidade, o que significa que uma antena tanto pode ser usada para receber ondas de rádio, como para as emitir, o que muda é apenas o “resto” (funcionando no mesmo intervalo de frequências).

Antena-Wireless

Representação de uma antena.

 A antena mais usada é a chamada antena dipólo, que, como o nome indica, tem dois pólos. Na imagem seguinte está representada uma antena deste género (chamada de meia onda, porque cada haste tem um comprimento de ¼ do comprimento de onda a enviar/ receber, o que totaliza meio comprimento de onda na antena toda):

dipole

As chamadas “orelhas de coelho” muito usadas em televisores antigos:

original

O cabo coaxial “trás” o sinal a enviar (tem dois fios, naturalmente), o qual, na antena se “divide” num fio para um lado, e noutro fio para o lado contrário (normalmente com a mesma direcção, mas sentido contrário, como na representação de cima). O leitor poderá certamente questionar: “então mas assim a antena está em circuito aberto, a corrente não passa!”. Na verdade passa, devido à chamada capacidade parasita (ver mais sobre capacidade e condensadores em Rádio I e Transmissão Eléctrica). Normalmente quando se têm dois circuitos próximos, aparece uma capacidade eléctrica entre eles, a qual é indesejável para o bom funcionamento dos mesmos. No caso da antena, não só não é indesejável, como é o efeito fundamental que permite a antena funcionar:

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Esta capacidade parasita é então o que permite à corrente “voltar”, para fechar o circuito eléctrico. Este efeito cria ondas electromagnéticas que se propagam em todas as direcções – ondas de rádio (de acordo com as leis de Maxwell). O exemplo típico é associar estas ondas às criadas num lago devido a uma perturbação na superfície (devido, por exemplo, ao atirar de uma pedra para a água). Tal como no caso das ondas na água, também as ondas electromagnéticas perdem amplitude com a distância à fonte (dispersão geométrica) e são também sentidas como uma perturbação (se tivermos os nossos pés mergulhados na água, poderemos sentir o variar do nível da água devido à ondulação criada). Na antena que “sente” a onda electromagnética (receptor), é induzida uma corrente eléctrica com as mesmas características que a corrente que gerou a onda no transmissor (a diferença é que terá necessariamente uma amplitude muito menor, o que implicará o uso de amplificadores, cujo funcionamento explicarei num artigo futuro).

O leitor talvez se esteja a questionar sobre as antenas que só têm uma haste… Nesse caso o princípio é basicamente o mesmo, simplesmente a antena “procura” um referencial (terra) sozinha:

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Estas são menos usadas que as anteriores, porque são relativamente ineficientes (poderei dar mais detalhes nos comentários, se assim o desejarem).

A razão pela qual o comprimento da antena não deve ser qualquer, é para que haja uso do fenómeno de ressonância, ou seja, para maximizar a transferência de energia. Uma antena com um comprimento qualquer também funciona, a diferença é que para haver uma transmissão bem sucedida entre o transmissor e o receptor é necessário que o transmissor seja mais potente (gaste mais energia) e/ou o receptor seja muito mais sensível para captar o sinal.

Uma vez geradas, as ondas electromagnéticas propagam-se pelo ar à velocidade da luz (porque luz e ondas electromagnéticas são a mesma coisa; a velocidade no ar é pouco menor que a velocidade máxima (menos cerca de 88 km/s), a no vazio, cerca de 300 000 km/s). No seu caminho sofrem interferências electromagnéticas (ruído), o qual pode provir, por exemplo, de outros transmissores. Se o ruído for suficientemente forte, pode distorcer de tal modo o sinal que pode tornar-se inviável a sua leitura no receptor. Como disse, quanto mais longe estiver o receptor do emissor, menor é a amplitude do sinal captado, o que implica que mais facilmente o ruído impedirá a leitura correcta do sinal, sendo basicamente este efeito que limita o alcance das comunicações via rádio.

Uma vez que o sinal recebido é o sinal portador, que, como vimos na primeira parte, tem o sinal sonoro codificado em AM ou FM (ou de outras formas que aqui não vou referir), é então necessário “descodificar” esse sinal, ou seja, fazer o processo contrário à modulação (desmodulação). Para isso podem-se usar circuitos electrónicos simples. Aqui vou apenas referir como fazer com AM (o FM é semelhante), com um díodo detector (que é o exemplo mais simples):

C_Simple_envelope_detector

No “vi” o circuito recebe o sinal de entrada (ou seja, ligam-se os dois fios à antena do receptor), o qual “vê” o díodo (triângulo com uma barra) em série, seguido de um paralelo com um condensador (dois traços paralelos) e uma resistência (rectângulo). Estes componentes electrónicos têm que ser escolhidos de acordo com o sinal que se quer detectar. Este tipo de circuito usa o facto de o condensador armazenar carga e a libertar lentamente para a resistência, o que resulta numa resposta (vo) do circuito de acordo com a modulação do sinal de entrada:

detector

Na imagem de cima, a curva azul é o sinal de entrada e a curva vermelha o sinal de saída, que corresponde, no caso do rádio, ao sinal eléctrico que é depois “transformado” em ondas mecânicas (som) nos altifalantes (o leitor pode ler como se dá essa transformação no artigo sobre o Telefone).

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Tradução: “Os humanos são tão atenciosos: eles colocam poleiros como estes para nós em cada uma das suas casas…”

2 comentários

  1. Sei é que de 100 anos para traz para agora existe uma grande diferença invisível que são as ondas de rádio nos atravessando.
    Claro elas já existiam, vindas das estrelas, mas em intensidade bem menor.

    E esta em vias de piorar mais porque além das ondas de rádio a tecnologia Wiriless vai vir com energia, para alimentar os dispositivos sem fio.

    Já existem pessoas “alérgicas” a ondas de rádio e talvez isto piore pois a intensidade fique cada vez maior.
    Ou melhores, se nós nos adaptarmos cada vez mais a elas.
    Mas .. a nossa capacidade de adaptação é menor doq a capacidade da nossa evolução tecnológica.

    1. Que “alergias” são essas? É bom notar que as radiações incapazes de ionizar (abaixo do UV) dificilmente interagem com o nosso corpo. Já se discutiu isto no artigo:
      http://www.astropt.org/2013/12/04/que-mal-tem-a-radiacao/

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