Mudanças entre as edições de "ANT022808 2022 2 AULA08"
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;Densidade de potência radiada: | ;Densidade de potência radiada: | ||
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− | <math>\frac{A_e}{G}=\frac{\lambda^2}{4\pi} \, \Rightarrow \, A_R=G_R \left(\frac{\lambda^2}{4\pi}\right) </math> | + | :<math>\frac{A_e}{G}=\frac{\lambda^2}{4\pi} \, \Rightarrow \, A_R=G_R \left(\frac{\lambda^2}{4\pi}\right) </math> |
;FÓRMULA DE FRIIS | ;FÓRMULA DE FRIIS | ||
− | <math> P_R=G_T G_R \left(\frac{\lambda}{4\pi r} \right)^2 P_T </math> | + | :<math> P_R=G_T G_R \left(\frac{\lambda}{4\pi r} \right)^2 P_T </math> |
− | <math>G_R=\left(\frac{4\pi}{\lambda^2} \right) A_R </math> | + | :<math>G_R=\left(\frac{4\pi}{\lambda^2} \right) A_R </math> |
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:Um sistema de comunicação opera em 500MHz e tem o receptor a 1,5km do transmissor. A antena transmissora é uma Yagi-Uda com ganho G<sub>T</sub>=20 e antena receptora é um dipolo de meia onda (G<sub>R</sub>=1,64). A potência transmitida é de 500mW e as antenas estão alinhadas para a máxima recepção. Calcular a potência recebida pelo dipolo. | :Um sistema de comunicação opera em 500MHz e tem o receptor a 1,5km do transmissor. A antena transmissora é uma Yagi-Uda com ganho G<sub>T</sub>=20 e antena receptora é um dipolo de meia onda (G<sub>R</sub>=1,64). A potência transmitida é de 500mW e as antenas estão alinhadas para a máxima recepção. Calcular a potência recebida pelo dipolo. | ||
− | <math>\lambda=\frac{c}{f}=\frac{3 \times 10^8}{500 \times 10^6}=0,6 m</math> | + | :<math>\lambda=\frac{c}{f}=\frac{3 \times 10^8}{500 \times 10^6}=0,6 m</math> |
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+ | :<math> P_R=G_T G_R \left(\frac{\lambda}{4\pi r} \right)^2 P_T \, \Rightarrow \, P_R=20\times 1,64\times \left(\frac{0,6}{4\pi 1500} \right)^2 \times 0,5 = 16,6 nW </math> | ||
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+ | ;Nota: P<sub>Rmin</sub>=limiar de recepção ou sensibilidade do receptor, então, P<sub>R</sub> tem de ser maior que P<sub>Rmin</sub>. Senão, o sistema não vai funcionar. | ||
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+ | ;Cálculo usando decibéis: | ||
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+ | :<math> P_R=G_T G_R \left(\frac{\lambda}{4\pi r} \right)^2 P_T</math> | ||
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+ | Dividindo os dois lados da equação por 1 mW: | ||
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+ | :<math>P_R(dBm)=G_T(dBi)+G_R(dBi)+20log\left(\frac{\lambda}{4\pi r}\right)+P_T(dBm)</math> | ||
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+ | ;Atenuação da onda esférica no espaço livre (perda básica): | ||
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+ | :<math>L_0(dB)=20log\left(\frac{4\pi r}{\lambda}\right)</math> | ||
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+ | *A fórmula apresentada é válida para a propagação no espaço livre. | ||
+ | *Em cenários mais realistas, outras perdas também devem ser consideradas, por exemplo, obstáculos, efeitos atmosféricos, descasamentos entre outros. | ||
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+ | Na prática, inclui-se uma margem (folga) para levar em conta perdas adicionais: | ||
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+ | :Dois transceptores separados de 8km operam em 2GHz. As antenas transmissora e receptora são idênticas, a potência na saída dos transceptores é de 100mW e o limiar de recepção é de -105dBm. A atenuação nos conectores e cabos que conectam os transceptores com as antenas, já incluídos os lados Tx e Rx, é de 15dB e a margem mínima é de 30dB. Supondo que o enlace seja em espaço livre, calcular o ganho mínimo das antenas de forma que o sistema opere adequadamente. | ||
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+ | :<math>\lambda=\frac{c}{f}=\frac{3\times 10^8}{2\times 10^9}=0,15 m</math> | ||
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+ | :<math>G_T=G_R=G</math> | ||
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+ | :<math>P_T=10log\left(\frac{100mW}{1mW}\right)=20 dBm</math> | ||
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+ | :<math>L_{cabcom}=15 dB</math> | ||
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+ | :<math>P_{Rmin}=-105 dBm</math> | ||
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+ | :<math>Margem_{min}=30 dB</math> | ||
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+ | Perda básica: | ||
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+ | :<math>L_0(dB)=20log\left(\frac{4\pi r}{\lambda}\right)=20log\left(\frac{4\pi\times 8000}{0,15}\right)=116,5 dB</math> | ||
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+ | :<math>P_R=P_T+G_T+G_R-L_0-L_{cabcon} > P_{Rmin} + Margem</math> | ||
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+ | :<math>20+G+G-116,5 -15 > -105 + 30</math> | ||
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+ | Assim | ||
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+ | :<math>G > 18,25 dBi</math> | ||
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+ | * Escolher antes transmissora e receptora com G=20dBi, tem-se uma folga adicional de '''2x1,75=3,5 dB'''. | ||
+ | * Neste caso, a margem real será de 30+3,5 = '''33,5 dB'''. | ||
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Edição atual tal como às 16h22min de 19 de dezembro de 2022
Introdução à Radiopropagação e Parâmetros de Antena Receptora
- OBJETIVOS
- Os objetivos de aprendizagem desta aula são:
- Compreender o objetivo de estudo de radiopropagação, listando as entidades envolvidas e as bandas no espectro eletromagnético de interesse em aplicações de telecomunicações.
- Conhecer os parâmetros básicos que descrevem as antenas receptoras, calculando principalmente sua área efetiva.
- Compreender as fontes de ruído na recepção de um radioenlace, o conceito de temperatura de antena, estimando ambas no contexto de um problema prático.
- METODOLOGIA
- A aula será de tipo expositiva, tratando dos seguintes assuntos:
- Radiopropagação, objetivos e aplicações
- Regulamentação do uso do espectro de rádio
- Parâmetros de antenas en modo recepção
- Ruído em radioenlaces
- Temperatura de antena.
- PARA ESTUDO
- O material de estudo para esta aula é principalmente o (BALANIS, 2008, vol1) sec. 2.15 e 2.18, e (RIBEIRO, 2012) capítulo 9. Também se sugere o (STUTZMAN, 2016), capítulo 4, até a sec. 4.3. Como complemento, pode revisar também as videoaulas:
- 7 ( parte de tempertura de antena), 15 e 16 do prof. Marcio Rodrígues (UFRN). Link para a playlist: https://youtube.com/playlist?list=PLDOBaPHXbWVx0YK6JxryG2HO0GMKw5nUW
- 7 do prof. Walter Carpes Júnior (UFSC). Link para a playlist: https://bit.ly/3k7tGJc
Cálculo de Radio Enlaces
...figura...
- GRANDEZAS
- PT: potência fornecida à antena trasmissora;
- PR: potência recebida;
- GT: ganho da antena transmissora;
- GR: ganho da antena receptora;
- AR: abertura efetiva da antena receptora.
- CONSIDERAÇÕES
- não há perdas por reflexão (tem-se o casamento de impedânicas);
- as polarizações das antenas estão casadas (PMF=1);
- as antenas estão alinhadas para máxima recepção.
- Densidade de potência radiada
- Potênica recebida
Como:
- FÓRMULA DE FRIIS
- EXERCÍCIO 1
- Um sistema de comunicação opera em 500MHz e tem o receptor a 1,5km do transmissor. A antena transmissora é uma Yagi-Uda com ganho GT=20 e antena receptora é um dipolo de meia onda (GR=1,64). A potência transmitida é de 500mW e as antenas estão alinhadas para a máxima recepção. Calcular a potência recebida pelo dipolo.
- Nota
- PRmin=limiar de recepção ou sensibilidade do receptor, então, PR tem de ser maior que PRmin. Senão, o sistema não vai funcionar.
- Cálculo usando decibéis
Dividindo os dois lados da equação por 1 mW:
Agora aplicando 10log em cada lado, temos:
Desenvolvendo aplicando a soma de logaritmos:
- Atenuação da onda esférica no espaço livre (perda básica)
Portanto
- A fórmula apresentada é válida para a propagação no espaço livre.
- Em cenários mais realistas, outras perdas também devem ser consideradas, por exemplo, obstáculos, efeitos atmosféricos, descasamentos entre outros.
Veja
Na prática, inclui-se uma margem (folga) para levar em conta perdas adicionais:
- EXERCÍCIO 2
- Dois transceptores separados de 8km operam em 2GHz. As antenas transmissora e receptora são idênticas, a potência na saída dos transceptores é de 100mW e o limiar de recepção é de -105dBm. A atenuação nos conectores e cabos que conectam os transceptores com as antenas, já incluídos os lados Tx e Rx, é de 15dB e a margem mínima é de 30dB. Supondo que o enlace seja em espaço livre, calcular o ganho mínimo das antenas de forma que o sistema opere adequadamente.
Perda básica:
Assim
Supondo:
- Escolher antes transmissora e receptora com G=20dBi, tem-se uma folga adicional de 2x1,75=3,5 dB.
- Neste caso, a margem real será de 30+3,5 = 33,5 dB.