Introdução Meios de Transmissão Guiados
Tipos de meios utilizados em telecomunicações
- Par trançado: Utilizado na rede de distribuição telefônica, principalmente do armário de distribuição até o assinante. Também é utilizado no cabeamento estruturado. Em geral esta acondicionado em cabos com vários pares, os quais são identificados por um código de cores.
- Cabo coaxial: Empregado nas redes de distribuição de CATV e CFTV, na interligação entre equipamentos de telecomunicações e nas ligações entre transmissores e antenas. É formado por um condutor central, dielétrico, malha externa e capa protetora.
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- Fibra óptica: Está no coração de todas as redes de telecomunicações (Voz, Imagem e Dados).É utilizada em redes de transmissão e distribuição telefônicas, em redes de CATV e no cabeamento estruturado. É composta por um núcleo e uma casca, dois vidros com índices de refração diferentes. A tendência é que substitua o par trançado e o cabo coaxial. No cabeamento estruturado sua maior restrição de uso é o custo dos equipamentos de ponta (placas de rede e portas ópticas de equipamentos).
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- Guia de onda: Utilizado na faixa de microondas, em frequências próximas ou superiores a 2 GHz. Nessa faixa de frequência apresenta menor atenuação do que os cabos coaxiais equivalentes. Utilizado para interligar os estágios amplificadores de potência em sistemas de radiodifusão e para ligar esses amplificadores aos seus respectivos sistemas de antenas.
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- Ar (wireless): empregado nas comunicações sem fio.
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- Independente do meio os cabos que os encapsulam podem diferir em função do ambiente onde serão instalados. Existem cabos para ambientes internos, para instalação aérea, subterrânea ou diretamente enterrada.
- Código de cores
- Para identificação dos pares trançados dentro dos cabos multipares existe um código de cores (página 44 do texto sobre cabeamento estruturado)
- Além do código de cores os cabos de pares trançados são fabricados através do agrupamento de grupos de 25 ou supergrupos de 50 ou 100 pares Arquivo:ET923.pdf
- Os cabos de fibra óptica também utilizam um código de cores.
Parâmetros concentrados x Parâmetros distribuídos
No estudo de análise de circuitos é comum tratar os condutores que interligam fontes, resistores, indutores e capacitores como ideais. Estes condurores não apresentam resistência ou outras propriedades elétricas, são condutores perfeitos.
Este tipo de abordagem é possível devido a boa qualidade dos condutores utilizados nos circuitos elétricos. A resistência desses condutores é muito baixa podendo ser desprezada na maioria dos casos.
Além da boa qualidade dos condutores, é possível desprezar seus efeitos elétricos quando estamos trabalhando em baixas frequências e/ou com comprimentos de condutores muito menores do que o tamanho da onda que se propaga nele.
Os condutores que interligam uma fonte a uma impedância não são tratados como ideais quando tem comprimentos da mesma ordem de grandeza ou maiores do que o comprimento de onda gerado pela fonte. Nesses casos os efeitos resistivos, capacitivos e indutivos dos condutores influenciam no comportamento das tensões e das correntes do circuito elétrico.
- Parâmetros Concentrados: Quando tratamos os condutores que interligam componentes como ideais, trabalhamos com a abordagem de parâmetros concentrados, isto é, consideramos que os efeitos resistivos, capacitivos e indutivos resultam apenas dos componentes que inserimos no circuito.
- Parâmetros Distribuídos: Quando o comprimento de onda que se propaga num circuito apresenta a mesma ordem de grandeza ou é muito menor do que o tamanho dos condutores que interligam os componentes, temos que considerar os efeitos das propriedades elétricas desses condutores. Nesse caso, utilizamos uma abordagem de parâmetros distribuídos.
- Tensão, corrente e onda eletromagnética: Um condutor percorrido por corrente elétrica gera ao seu redor um campo magnético. Se a corrente variar no tempo, o campo magnético também sofrerá variações, produzindo uma perturbação magnética que se propaga na forma de uma onda eletromagnética. De formar semelhante um par de condutores submetidos a uma tensão elétrica geram no espaço um campo elétrico. Se a tensão variar o campo elétrico irá gera uma perturbação eletromagnética. Essa breve descrição da relação entre tensão, corrente e onda eletromagnética, já fornece elementos para admitirmos que a propagação da energia elétrica por circuitos pode ser analisada considerando suas tensões e correntes ou a onda eletromagnética que o percorre.
- Parâmetros de uma onda sinusoidal: Onda é a propagação de uma perturbação através do espaço ou de um meio sem que acha a propagação da matéria. Apenas a energia da perturbação é propagada. São parâmetros de uma onda periódica sinusoidal:
- 1. Frequência (f): quantidade de vezes que a onda se repete em um segundo (Hz)
- 2. Período (T): intervalo de tempo entre o fim e o início de um ciclo da onda. É o inverso da frequência (s)
- 3. Amplitude máxima: valor máximo que a perturbação atinge durante um ciclo. Sua unidade depende da natureza da onda. (tensão - V, corrente - A, campo elétrico - N/C, campo Magnético - T ...)
- 4. Velocidade de propagação (Vp): a velocidade da onda eletromagnética é a velocidade da luz. No vácuo é aproximadamente m/s
- 5. Comprimento de onda (): comprimento de um ciclo completo da onda (m)
- Relação entre Vp, e f:
Relação entre e o tamanho dos "condutores" que interligam os componentes
As duas comparações que seguem procuram mostrar a diferença do fenômeno físico entre um circuito percorrido por uma onda com muito maior do que o seu tamanho físico e um circuito percorrido por uma onda com igual ou inferior ao seu tamanho físico.
- Circuito com muito maior do que o seu tamanho físico.
Neste circuito a fonte gera uma onda com f=60 Hz, para simplificação dos cálculos vamos considerar que a velocidade da onda eletromagnética no condutor é igual a , portanto:
Como o circuito tem apenas 0,30 m a variação da tensão entre o ponto onde esta a fonte e o ponto onde esta o resistor é menor que . Comparando esse valor com a tensão da fonte percebe-se que o mesmo é desprezível. Quanto a fase, temos que Falhou ao verificar gramática (Erro de conversão. Servidor ("https://en.wikipedia.org/api/rest_") reportou: "Cannot get mml. TeX parse error: Double exponent: use braces to clarify"): {\displaystyle \beta =360 \over 5x10^{6}=7,2x10^{-5}^{o}/m} . Para 0,30 m , novamente desprezível.
Considerando a diferença da tensão e da fase entre a fonte e o resistor, podemos considerar que as mesmas são iguais e o condutor como ideal.
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--------------------------------------------------0,30 m---------------------------------------------------->
- Circuito com muito menor do que o seu tamanho físico.
Neste segundo circuito a fonte gera uma onda com , portanto:
Como o circuito tem 0,30 m entre a fonte e o resistor cabem 3 comprimentos de onda completos. Se acompanharmos o valor da tensão ao longo do condutor vemos que o mesmo altera várias vezes entre o valor máximo e o mínimo. Não podemos desconsiderar essa variação, temos que analisar o que ocorre em cada parte do condutor também.
Se o nosso circuito tivesse 0,35m o valor da tensão no resistor seria de 10V enquanto na fonte o valor seria de 0 V !!!!
Em relação a fase temos que . Para 0,30 m .Essa defasagem não pode ser desconsiderada.
Nesta situação temos que trabalhar com a abordagem de parâmetros distribuídos.
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--------------------------------------------------0,30 m---------------------------------------------------->