Apostila anatel - Parte VI

Apostila anatel - Parte VI

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2.2. Antena de Microondas

Os sistemas de microondas em visibilidade, por operarem com potências de transmissão na faixa de 100 mW a alguns Watts, empregam antenas muito diretivas. Isto se torna necessário para concentrar a potência transmitida num feixe muito estreito, na direção de antena receptora, e também para minimizar tanto as interferências causadas em enlaces próximos ou receber interferências desses enlaces operando na mesma faixa de freqüências.

Esta alta diretividade é alcançada com a utilização de antenas parabólicas. As características eletromagnéticas das antenas parabólicas são determinadas pela regularidade da superfície do refletor e pela qualidade do projeto do aumentador.

2.3. Principais Tipos de Antena Parabólica e Sua Aplicação

Antena Parabólica Padrão (P/PX)

Antenas sem blindagem ou radome, usadas em regiões onde não e necessária alta supressão de níveis de irradiação lateral ou traseira e polarização cruzada: desempenho satisfatório para rádios de média e baixa capacidades e enlaces curtos. • Antena de alto desempenho (HP/HPX)

• Antena de alta discriminação de polarização cruzada (HSX) • Antena de ultra alta performance (UHP/UHX)

Essas antenas não possuem diferenças físicas significativas, porém para cada modelo há suas características e aplicações próprias:

Antena de Alto Desempenho -High Performance (HP/HPX)

Apresentam desempenho superior à antena Standard, baixo VSWR e alta discriminação de níveis de irradiação lateral e traseira.

Utilizadas em localidades que requerem maior diretividade do que as obtidas com antenas standard. Minimizam o congestionamento das freqüências, evitando problemas de interferências.

Antena de Alta Discriminação de Polarização Cruzada -High XPD (HSX)

Alto ganho, baixo VSWR e alta discriminação de níveis de irradiação lateral e traseira. São adequadas para sistemas digitais de alta capacidade (SDH). Apresentam um alto

XDP que proporciona uma folga maior quando há necessidade de utilização da mesma subfaixa de freqüência com polarização oposta.

Antena de Ultra alta Performance -High Performance (UHP/UHX)

Possuem diretividade maior que a antena HP, e são capazes de concentrar o feixe eletromagnético, minimizando o congestionamento de freqüências.

Antenas Valuline São antenas com custo menor, direcionadas ao mercado de acesso. Elas abrangem

freqüências de 7GHz a 60GHz, e o seu maior diâmetro é 1,8m. Dentro da série Valuline, existem antenas standard (VP) e antenas de alta performance (VHP). Faixas: 7,5GHz, 11GHz, 15GHz, 18GHz, 23GHz e 38GHz.

2.4. Antenas Especiais

Antenas Dual Band (Multi Band)

São antenas capazes de transmitir duas faixas de freqüência simultaneamente em ambas polarizações. Elas são compostas por um alimentador com quatro entradas (duas polarizações para cada faixa de freqüência) e uma parábola semelhante às antenas de bandas simples. Possuem um custo superior ao das antenas comuns e são principalmente utilizadas para minimizar o espaço físico de instalação.

Refletores Passivos

Fabricados para operar em freqüências 15 GHz com ventos de até 200 km/h. São constituídos de painéis modulares retangulares de superfície plana em alumínio estrutural, sustentados por uma estrutura autoportante. Seu objetivo é apenas refletir o sinal, como uma repetidora passiva.

3. Noções de interferência.

A interferência é um importante fenômeno que distingue as ondas das partículas, pois duas partículas não podem atravessar-se mutuamente e depois continuar sua trajetória anterior, mas duas ondas podem. Ela só acontece quando a diferença de fase entre as duas ondas for mantida constante no tempo, isto é, quando as fontes forem coerentes. A interferência é a combinação, por superposição de duas ou mais ondas que se encontram num ponto do espaço quando se combinam duas ondas harmônicas de mesma freqüência e mesmo comprimento de onda , sendo a onda resultante um a onda harmônica cuja amplitude depende da diferença de fase das duas ondas iniciais . Se a diferença for zero, ou múltiplo de 360 graus, as ondas estão em fase, e a interferência é construtiva. deste modo, a amplitude resultante é igual a soma das amplitudes individuais, e a intensidade (que é proporciona ao quadrado da amplitude) é máxima. se a diferença de fase for de 180 graus, ou qualquer múltiplo ímpar de 180 graus, as ondas estão fora de fase, e a interferência é destrutiva. a amplitude da onda resultante é, então a diferença entre as medidas de cada onda, e a intensidade é um mínimo.

Interferência nos sistemas existentes

Um projeto sistêmico otimizado, sobretudo em regiões com muitos enlaces operando em uma mesmas faixa de freqüências, requer uma seleção precisa dos canais de freqüência e polarização, além de fazer um cálculo preciso não somente das interferências recebidas dos sistemas existentes, como o inverso, ou seja, se os novos enlaces vão interferir nos existentes, principalmente nos que operam em caráter primário.

Isso é muito importante, não somente para manter a política de boa vizinhança, como principalmente, evitar transtornos futuros não só do ponto de vista técnico como legal e econômico e evitar ao máximo a necessidade de modificações futuras no sistema projetado.

Os radioenlaces compartilham o mesmo meio de transmissão que é a atmosfera, e o espectro de radiofreqüências cada vez mais saturado, principalmente nas regiões metropolitanas e urbanas.

Começaremos dando atenção a um caso bem simples, uma portadora sem modulação com uma onda co-senoidal interferente, com amplitude A1e freqüência fp+.fI.Assim, o sinal total que entrará no demodulador será a soma de duas co-senóides v(t) =ARcosȦpt+AIcos(ȦP + ȦI)t de modo que como se segue da construção fasorial indicada na Figura 7.3.

Para valores arbitrários de AReA1estas expressões podem ser ainda mais simplificadas. Entretanto, caso a interferência seja pequena comparada à portadora, o diagrama fasorial da Figura 7.3 mostra que a envoltória resultante é essencialmente a soma dos componentes em fase, enquanto o componente em quadratura determina o ângulo da fase. Isto é, se A1«AR,então

de modo que

(3) onde

O mesmo resultado pode ser obtido a partir de expansões de primeira ordem da Eq. (1).

Por outro lado, se A1»AR,a análise pode ser efetuada tomando-se a interferência como referência e decompondo o fasor referente à portadora, o que fornece como seria de se esperar.

A Eq. (3) mostra que a onda interferente modula a amplitude e a faseda portadora, semelhantemente a uma modulação tipo tonal, com freqüência fIonde o índice de modulação ém1.Por outro lado, com interferência forte, pode-se considerar a portadora como modulando a onda interferente. Mas, em ambos os casos, a freqüência da modulação aparente é a freqüência diferença, fI.

EXERCÍCIO - Considerar o caso da interferência causada por reflexões devidas a um avião em baixa altitude, de tal modo que A1|ARefi=vfp/c, ondevé a velocidade relativa e ca velocidade da luz no vácuo. Mostrar então que RV (t) = I2ARcos(S vPt/c)I.

Interferência em Modulação Linear

Suponha que um sistema AM com detecção de envoltória sofre uma pequena interferência de amplitude. O emprego da Eq. (2a) desta seção, mais (5b)e (6) da Seção 7.1, permite concluir

FIGURA 7.3 Diagrama fasoriaL para co-senóides interferentes.

que o sinal de saída será da forma

Posto que .Semelhantemente, para detecção síncrona ter-se-á que:

porquevI(t)=AR + A1cosȦI t(ver Seção 7.3). A componente contínua da Eq. (5)pode ou não ser bloqueada. De qualquer modo, qualquer interferência na banda fp±Wproduzirá um sinal detectado cuja amplitude depende apenas de A1,a amplitude do sinal interferente, desde que AI«AR.

O leitor deve estar imaginando por que nos preocupamos com esta questão cuja solução é simples, se quase que somente por inspeção. A razão é dupla. Em primeiro lugar, como se pode inferir da Eq. (1), as complicações multiplicam-se rapidamente quando a interferência é acentuada ou a portadora sofre modulação; em segundo lugar, ocorrem algumas das diferenças interessantes e significativas em modulação exponencial.

Interferéncia em Modulação Exponencial

Com um detector de fase ou de freqüência, a interferência detectada poderá ser determinada inserindo-se a Eq. (2b) desta seção em (Se)e(Sd)da Seção 7.1. Por conseguinte, para LfíI<W ondefjaparece como um fator multiplicativo na Eq. (7), mas não em (6), devido ao fato de haver uma diferenciação de 4~ (t).

Comparando as Eqs. (6) e (7) com (4) e (5),e lembrando que AI/AR<< 1, pode-se chegar à conclusão de que a modulação exponencial é menos vulnerável às interferências de pequena amplitude, relativamente à modulação linear, considerando iguais todos os demais fatores. Além disso, das Eqs. (6) e (7) pode-se concluir que a FM é menos vulnerável que a

PM, quando I fII é pequena, posto que uma interferência detectada é proporcional tanto à amplitude como à freqüência da onda interferente. Os sistemas do tipo PM, como ocorre com a modulação linear, apenas são sensíveis à amplitude da onda interferente.

Esta última diferença pode ser entendida com o auxilio de algumas considerações físicas bem simples. A intensidade de um sinal detectado em FM depende do máximo desvio de freqüência. As ondas interferentes com freqüências próximas à da portadora não podem causar modificações significativas na freqüência da resultante, de modo que seus efeitos interferentes são reduzidos. Quanto maior a diferença entre fPefP+fI,mais acentuado será o desvio de freqüência, de modo que se pode esperar que a saída demodulada seja proporcional a IfII. Entretanto, para PM o desvio de fase máximo depende somente das amplitudes relativas, como indica o diagrama fasorial da Figura 7.3.

O desempenho de um sistema tipo FM — ou PM — em relação às interferências, pode ser melhor entendido pela plotagem da amplitude do sinal sem filtragem y(t), em função de If1I, como indica a Figura 7.4. Como é óbvio, YD(t)= y (t) para IfI<W,mas y (t)é um sinal que inclui freqüências no mínimo até BT/2,posto que HR (J) permite — como já foi mencionado —a passagem da faixa ± BT/2(desde que se suponha que BR| BT),eBT/2geralmente excede W, para modulação tipo exponencial. A Figura 7.4 ilustra que, quando a interferência é devida a uma estação tipo co-canal,*então fP+fI| fP, se IfII for pequeno e a FM é menos vulnerável. Inversamente, a modulação de fase (PM) apresenta um desempenho bem superior no que tange à interferência tipo canal adjacente, onde IfIIérelativamente acentuado. Mas, qualquer 40 que seja a situação, um filtro passa-baixa com banda Wdeve seguir o demodulador, de modo a eliminar os componentes da interferência detectada que estão fora de banda da mensagem, mas não rejeitados pelo filtro de pré-detecção — isto é, a interferência em W < < IfII < BT/2. Esta filtragem de pós-detecção é desejável, mas não é uma necessidade para os sistemas com modulação linear, posto que a largura de faixa destinada à transmissão não émaior do que 2W.

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