CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA Princípios de Comunicações Aulas 07 e 08 Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES 1.4.5 Potência transmitida ( 𝑃 𝑡𝑟 ) 𝑃 𝑡𝑟 =𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑠𝑖𝑛𝑎𝑙 Diante do exposto, concluímos que, ao projetar sistema de comunicação, devemos otimizar dois recursos da forma mais eficiente possível, qual sejam: Largura de banda do canal e a Potência transmitida Potência do sinal de entrada ( 𝑃 𝑖𝑛 ) Potência do sinal de saída ( 𝑃 𝑜𝑢𝑡 ) Potência transmitida através do canal Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES 1.5 Decibel (dB) Decibel não é unidade de medição de uma grandeza elétrica. Corresponde a uma relação entre duas grandezas elétricas, tais como: Potência, Tensão, Corrente, etc. Decibel (dB), é uma função específica que opera um parâmetro adimensional (sem unidade): Por exemplo: Relação entre as potêntic𝑖𝑎𝑠= 𝑃 𝑜𝑢𝑡 𝑃 𝑖𝑛 𝑜𝑢 𝑃 𝑖𝑛 𝑃 𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑚 𝑑𝐵=10 𝑙𝑜𝑔 𝑃 𝑜𝑢𝑡 𝑃 𝑖𝑛 𝑜𝑢 10 𝑙𝑜𝑔 𝑃 𝑖𝑛 𝑃 𝑜𝑢𝑡 Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES 1.5.1 Nível de potência (LP) em 𝑑𝐵 𝑚 𝑒 𝑑𝐵 𝑤 Comumente, em telecomunicações, torna-se necessária a representação das grandezas em unidades de potência na ordem de miliwatts – por exemplo, em níveis de transmissão de aparelhos celulares. Os dBm e dBw correspondem a medidas de valores em que: dBm é relacionado a 1mW e dBw é relacionado a 1 w. 𝐿𝑃( 𝑑𝐵 𝑚 ) = 10 𝑙𝑜𝑔 𝑃 1𝑚𝑊 𝐿𝑃( 𝑑𝐵 𝑤 ) = 10 𝑙𝑜𝑔 𝑃 1𝑊 Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES Em cálculos de balanceamento de enlaces em sistemas de transmissão via satélite, costuma-se usar o nível de potência 𝑑𝐵 𝑤 na indicação das potências. Potência de sinal gerada pelo transmissor para o satélite: 20dBw (100W). Sinal transmitido para o satélite (inclui potência do transmissor + ganho da antena parabólica): +70dBw (10 MW) (enlace de subida a 8,0 GHz). Potência recebida pelo satélite: -110,0dBw ( 10 −11 W). Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES Valores mínimos de S/N para uma boa recepção Comunicação analógica com voz: S/N > 30 dB Comunicação analógica com sinal de video: S/N > 45 dB Comunicações digitais: S/N > 15 dB Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES 1.5.2 Perda de transmissão e Decibeis Além de qualquer distorção de sinal, um sistema de transmissão também reduz o nível de potência ou "força" do sinal de saída. Esta redução da intensidade do sinal é expressa em termos de perda de potência de transmissão. Embora a perda de transmissão possa ser compensada pela amplificação de potência, o ruído elétrico sempre presente pode impedir a recuperação bem-sucedida do sinal em face de uma grande perda de transmissão. Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES Esta seção descreve a perda de transmissão encontrada em sistemas de comunicação por cabo e rádio. Seja o sistema dado na Figura abaixo Potência do sinal de entrada ( 𝑃 𝑖𝑛 ) Potência do sinal de saída ( 𝑃 𝑜𝑢𝑡 =𝑔 𝑃 𝑖𝑛 ) G (ganho) 10𝑙𝑜𝑔 𝑃 𝑜𝑢𝑡 1𝑚𝑊 =10 log 𝑔 𝑃 𝑖𝑛 1𝑚𝑊 𝑃 𝑜𝑢𝑡 1𝑚𝑊 =𝑔 𝑃 𝑖𝑛 1𝑚𝑊 𝑃 𝑜𝑢𝑡 =𝑔 𝑃 𝑖𝑛 10𝑙𝑜𝑔 𝑃 𝑜𝑢𝑡 1𝑚𝑊 =10 log 𝑔+10 𝑙𝑜𝑔 𝑃 𝑖𝑛 1𝑚𝑊 𝑃 𝑜𝑢𝑡 𝑑𝐵𝑚 = 𝑔 𝑑𝐵 + 𝑃 𝑖𝑛 𝑑𝐵𝑚 Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES 1.5.3 Perda de transmissão e repetidores Qualquer meio de transmissão passivo tem perda de potência em vez de ganho, pois 𝑃 𝑜𝑢𝑡 < 𝑃 𝑖𝑛 . Assim, trabalhamos com a perda de transmissão ou atenuação ( 𝐿 ). 10 log 𝐿 =10 log 1 𝑔 =10 𝑙𝑜𝑔 𝑃 𝑖𝑛 𝑃 𝑜𝑢𝑡 𝐿 𝑑𝐵 = −𝑔 𝑑𝐵 =10 𝑙𝑜𝑔 𝑃 𝑖𝑛 𝑃 𝑜𝑢𝑡 𝐿= 1 𝑔 = 𝑃 𝑖𝑛 𝑃 𝑜𝑢𝑡 No caso de linhas de transmissão, cabos coaxiais, fibra ótica e guias de onda, a potência de saída diminui exponencialmente com a distância. Escreveremos esta relação na forma: 𝑃 𝑜𝑢𝑡 = 10 − 𝛼𝑙 10 𝑃 𝑖𝑛 Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES 𝑃 𝑜𝑢𝑡 = 10 − 𝛼𝑙 10 𝑃 𝑖𝑛 Onde 𝑙 é o comprimento do caminho entre a fonte e o destino e 𝛼 é o coeficiente de atenuação em dB por unidade de comprimento. Portanto: 𝐿= 1 𝑔 = 𝑃 𝑖𝑛 𝑃 𝑜𝑢𝑡 = 10 𝛼𝑙 10 𝐿 𝑑𝐵 = 𝛼𝑙 Mostrando que a perda de dB é proporcional ao comprimento. Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES Grande atenuação certamente requer amplificação para aumentar o sinal de saída. Por exemplo, a Figura abaixo representa um sistema de transmissão por cabo com um amplificador de saída e um amplificador repetidor inserido no meio do caminho. (Qualquer pré-amplificação na entrada seria absorvida no valor de 𝑃 𝑖𝑛 .) Uma vez que os ganhos de potência se multiplicam em uma conexão em cascata como esta temos: 𝑃 𝑜𝑢𝑡 = (𝑔 1 𝑔 2 𝑔 3 𝑔 4 ) 𝑃 𝑖𝑛 = 𝑔 2 𝑔 4 𝐿 1 𝐿 3 𝑃 𝑖𝑛 Em dB: 𝑃 𝑜𝑢𝑡 = (𝑔 1 + 𝑔 4 )−( 𝐿 1 + 𝐿 3 )+𝑃 𝑖𝑛 Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES Problema 1 - Dado o sistema de transmissão a cabo com amplificador representado na figura abaixo, considere: 𝑃 𝑖𝑛 =0,5𝑊, atenuação (𝛼) igual a 2,0 dB/km e o comprimento total é de 50 km. a) Determine o ganho do amplificador repetidor; b) A localização do repetidor. A potência de saída é 𝑃 𝑜𝑢𝑡 =50𝑚𝑊 e a potência do sinal na entrada de cada amplificador é igual a 20𝜇𝑊. Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES 1.5.4 Rádio Transmissão A transmissão de sinal por propagação de ondas de rádio pode reduzir o número necessário de repetidores e tem a vantagem adicional de eliminar cabos longos. Embora o rádio envolva processos de modulação descritos em capítulos posteriores, parece apropriado aqui examinar a perda de transmissão para propagação de linha de visada direta, onde a onda de rádio viaja um caminho direto desde a transmissão até a antena receptora. Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES Este modo de propagação é comumente empregado para comunicação de longa distância em frequências acima de 100 MHz. A perda de espaço livre em um caminho de visada direta é devido à dispersão esférica da energia na onda de rádio. Esta perda é dada por: 𝐿= 4𝜋𝑙 𝜆 2 = 4𝜋𝑓𝑙 𝑐 2 Se expressamos 𝑙 em km e 𝑓em gigahertz a equação acima torna-se: 𝐿 𝑑𝐵 = 92,4+20 log 𝑓 𝐺𝐻𝑧 +20 log 𝑙 𝑘𝑚 Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES A Figura mostra um sistema de televisão transoceânico simplificado com um satélite servindo como uma repetidora. O satélite está em órbita geoestacionária e tem cerca de 36000 km acima do equador. A frequência de ligação ascendente é de 6 GHz e a frequência de ligação descendente é de 4 GHz. Determinar a) perdas no percurso ascendente e descendente: b) a potência de saída. 𝑃 𝑖𝑛 =35 𝑑𝐵𝑤 𝑃 𝑎𝑚𝑝𝑙𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑝𝑒𝑡𝑖𝑑𝑜𝑟 𝑑𝑜 𝑠𝑎𝑡é𝑙𝑖𝑡𝑒 =18 𝑑𝐵𝑤 Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES Problema 2: Um sistema a cabo de 40 km tem uma potência de entrada de 2 W e uma repetidora com 64 dB de ganho está instalada 24 km da entrada. O cabo tgem uma atenuação (𝛼) igual a 2,5 dB/km. Utilize as equações em dB para encontrar a potência do sinal na: a) Entrada da repetidora; b) Saída final. Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES 1.6 Plano de atribuição, destinação e distribuição de frequências no Brasil 1.6.1 Objetivos Atribuir faixas de frequências, segundo tratados e acordos internacionais Atender o interesse público Desenvolver as telecomunicações brasileiras Facilitar a consulta e planejamento do espectro de radiofrequências e a tomada de decisão dos interessados internos e externos à ANATEL. Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES 1.6.2 Das Faixas de Frequências As informações contidas nas tabelas estão organizadas por faixas de frequências e estão classificadas da seguinte forma: a) kHz: faixas de frequências até 29700 kHz; b) MHz: faixas de frequências de 29,7 MHz a 10000 MHz; c) GHz: faixas de frequências de 10 GHz a 1000 GHz. Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)

Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE) 1. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES Milton Luiz Neri Pereira (UNEMAT/FACET/DEE)