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Com que frequências reparas nas radiofrequências?
Desenvolvido por:
João Assunção, 11º A
Pedro Seabra, 11º A
Rui Andrade, 11º A
Ana Magalhães, 11º B
Luís Lima, 11º B Orientado por: Professora Sónia Lisboa
Escola Secundária Abel Salazar
16 de Março de 2012
ESCOLA SECUNDÁRIA ABEL SALAZAR
PROJETO MONIT “Radiofrequências no quotidiano”
Com que frequência reparas nas
radiofrequências?
Autores: Ana Magalhães,11º B João Assunção, 11º A Luís Lima, 11º B Pedro Seabra, 11º A Rui Andrade, 11º A
Orientador:
Professora Sónia Lisboa
2º Relatório de Progresso
16 de Março de 2012
2012
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Resumo
Este trabalho insere-se no projeto Monit, monitorização de radiações
eletromagnéticas em comunicações móveis, um concurso a nível nacional, a que os
alunos Ana Magalhães, João Assunção, Luís Lima, Pedro Seabra e Rui Andrade, do
curso de ciências e tecnologias do 11º ano, da escola Secundária Abel Salazar fazem
parte.
O nosso objetivo é aprofundar os temas abordados na disciplina de Física e
Química, melhorar a aprendizagem sobre o tema “as radiofrequências no quotidiano”,
compreender em que medida as radiofrequências influenciam o nosso quotidiano.
As nossas principais motivações para a realização deste trabalho são:
- perceber a natureza física das radiações usadas, nomeadamente nas
comunicações móveis;
- sensibilizar para os eventuais efeitos na saúde pública;
- desfazer mitos;
- avaliar a cultura da população sobre estas matérias.
Neste sentido, face à proposta de fazermos parte do projeto Monit, pareceu-nos
bastante pertinente e ambicioso, pois relaciona-se com um tema muito atual, uma vez
que as radiofrequências fazem parte do nosso dia-a-dia, pelo que resolvemos trabalhar
para este projeto, onde está a ser importante aprofundar os conhecimentos, fazendo uma
investigação detalhada sobre esta temática, assim como foi de extrema importância a
presença dos responsáveis do Projeto Monit, na conferência realizada no decorrer do
primeiro período, nesta escola, como forma de sensibilização para este tema, no sentido
de nos consciencializarmos do interesse do estudo das radiofrequências e facultar uma
maior divulgação na comunidade escolar em que estamos inseridos, de modo a
combater algumas conceções pré-existentes acerca deste tema.
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Índice Resumo ............................................................................................................................. 2
Índice ................................................................................................................................ 3
Índice de imagens ............................................................................................................. 4
Índice de anexos ............................................................................................................... 4
Introdução ......................................................................................................................... 5
1 Conceitos gerais sobre radiofrequências ................................................................... 7
1.1 Fontes e espetro de radiação eletromagnética .................................................. 7
1.1.1 A radiação eletromagnética: Fontes naturais e fontes artificiais ............ 9
1.2 Características das bandas usadas em comunicações .................................... 10
1.3 Irradiância e lei do inverso do quadrado ........................................................ 11
2 Noções gerais sobre radiocomunicações ................................................................. 12
2.1 Antenas (emissão e receção) .......................................................................... 13
2.1.1 Tipos de Antenas .................................................................................. 13
2.2 Modulação FM/AM ....................................................................................... 14
2.3 Digital versus analógico ................................................................................. 15
2.4 Redes de comunicação móvel ........................................................................ 17
3 Efeitos biológicos das radiofrequências .................................................................. 19
3.1 Efeitos ionizantes e não ionizantes das radiações .......................................... 19
3.2 Impacto das radiações usadas nas comunicações móveis e wireless ............. 20
3.3 Mitos urbanos ................................................................................................. 21
4 Considerações Finais ............................................................................................... 22
Bibliografia ..................................................................................................................... 24
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Índice de imagens
Fig. 1 - Espetro eletromagnético....................................................................................... 7
Fig. 2 - Radiação electromagnética em torno de um dipolo oscilante .............................. 8
Fig. 3 - Espectrum eletromagnético ................................................................................ 11
Fig. 4 - Antena direcional ............................................................................................... 13
Fig. 5 - Antenas Omnidirecionais ................................................................................... 13
Fig. 6 - Antenas Unidirecionais ...................................................................................... 14
Fig. 7 - Sinal analógico e digital ..................................................................................... 16
Fig. 8 - Estrutura básica do sistema móvel celular ......................................................... 18
Fig. 9 - Publicidade ......................................................................................................... 22
Índice de anexos
Anexo 1 - Fontes Naturais e Fontes Artificiais .............................................................. 26
Anexo 2 - Evolução Histórica do estudo do eletromagnetismo ..................................... 28
Anexo 3 - Modulação em amplitude .............................................................................. 34
Anexo 4 - Modulação em frequência ............................................................................. 36
Anexo 5 - Radiações ionizantes...................................................................................... 39
Anexo 6 - A importância das Radiofrequências no quotidiano ...................................... 40
Anexo 7 - Redes sem fios ............................................................................................... 43
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Introdução
As radiofrequências são utilizadas na nossa sociedade e a sua aplicação é bastante
vasta e existem opiniões bastante divergentes em relação aos seus malefícios, a médio e
longo prazo. Embora, até há poucos anos, se verificasse existirem na sociedade
preocupações bastante fortes em relação ao risco das radiações, mas apenas das
ionizantes, nos últimos anos começa-se a assistir a alguma preocupação com as
radiações não-ionizantes, principalmente com as utilizadas nas comunicações à
distância (por exemplo, as utilizadas nos telemóveis). No nosso entender, a existência
de conceções alternativas dos benefícios e das consequências nefastas que as radiações
têm na saúde e a crescente preocupação com o uso diário das radiações não ionizantes,
deve-se à ausência de divulgação de informação teórica/cientifica adequada, de uma
fonte credível e à maior perceção do risco para a sua saúde.
As aplicações principais da gama de radiofrequências do espectro eletromagnético
centram-se na área das telecomunicações: são exemplos a difusão de rádio e televisão,
os sistemas de comunicação móveis, os sistemas de comunicação das forças militares e
de segurança, e as comunicações por satélite. As telecomunicações estão de tal forma
integradas na nossa vida quotidiana que já não nos damos conta da multiplicidade de
meios que atualmente existe à nossa disposição, nem da dependência que a vida
moderna tem desses meios. Os sistemas de comunicações móveis celulares são uma das
aplicações das radiofrequências com mais impacto na nossa sociedade (basta pensarmos
no número de pessoas que usam o telefone móvel no seu dia-a-dia).
Nesta fase do segundo processo de relatório, encontramo-nos na fase do método
investigativo, pelo que este relatório baseia-se no enquadramento teórico, para que no
decorrer do terceiro período, se passe ao tratamento estatístico dos inquéritos aplicados,
se faça a monitorização das radiofrequências e tratamento dos dados para posterior
divulgação do projeto, à comunidade escolar, nomeadamente, nas turmas do 11º ano da
qual fazemos parte, pois permite desta forma, relembrar e aprofundar os conhecimentos
dos conteúdos programáticos sobre as comunicações à distância e realizar uma atividade
experimental numa escola do 1º ciclo para sensibilizar os alunos mais pequenos para
este tema, despertar-lhes curiosidades e para dar a conhecer a existência das radiações,
de uma forma clara e simples. Neste momento, encontramo-nos na fase de construção
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de um blog para divulgação do projeto, onde haverá um espaço aberto (chat) para os
alunos poderem colocar questões sobre esta temática.
Este trabalho está dividido em três capítulos.
No primeiro capítulo, iremos abordar os conceitos gerais sobre as
radiofrequências. No segundo capítulo, iremos explorar as noções gerais sobre as
radiocomunicações. No terceiro capítulo iremos referir os efeitos biológicos das
radiofrequências assim como apresentaremos os tópicos do trabalho a desenvolver
posteriormente à entrega deste relatório de progresso.
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1 Conceitos gerais sobre radiofrequências
As radiofrequências (ou ondas de rádio) são ondas eletromagnéticas e fazem parte
do espectro eletromagnético. As radiofrequências ocupam as frequências entre os 3 kHz
e os 300 GHz. As aplicações principais da gama de radiofrequência do espectro
eletromagnético centram-se na área das telecomunicações, nomeadamente, a difusão de
rádio e televisão, os sistemas de comunicações móveis, os sistemas de comunicação das
forças militares e de segurança, e as comunicações por satélite.
É importante ter conhecimento de algumas noções básicas do que são as ondas
eletromagnéticas assim como a sua história.
1.1 Fontes e espetro de radiação eletromagnética
O espetro eletromagnético é definido como o conjunto de radiações
eletromagnéticas que se propagam no espaço e que se encontram ordenadas de acordo
com a sua frequência (f) e comprimento de onda () e consequentemente a sua energia.
O espectro eletromagnético engloba todas as ondas eletromagnéticas cujo
comprimento de onda varia entre 100 a 50 000 nm. Assim, o espetro eletromagnético
abrange as transmissões por rádio e TV, a luz visível, a radiação infravermelha e
ultravioleta, os raios x e os raios gama.
Fig. 1 - Espetro eletromagnético.
Apesar das grandes diferenças nos seus usos e meios de produção, as ondas
eletromagnéticas não precisam de um meio material para se propagar, pois as ondas
eletromagnéticas têm a mesma velocidade de propagação (no vácuo) C=3*108 m/s. As
ondas eletromagnéticas podem diferir em frequência f e comprimento de onda , mas a
relação C = /f no vácuo mantém-se.
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As luzes brancas comuns incluem todos os comprimentos de onda da zona do
visível. As formas invisíveis de radiação eletromagnética também são importantes,
nomeadamente, o nosso sistema de comunicação global depende das ondas de rádio: a
rádio AM usa ondas com frequências de 5,4*105 Hz a 1,6*10
6 Hz, enquanto as
transmissões de rádio FM estão nas frequências de 8,8*107 Hz a 1,08*10
8 Hz (as
transmissões de TV usam frequências que fazem parte da banda FM). As zonas dos
micro ondas também são usadas nas comunicações, por exemplo, nos telemóveis e
redes sem fios e para radares meteorológicos. A radiação ultravioleta possui
comprimentos de onda mais curtos do que a luz visível, o que permite focalizar faixas
muito estreitas para aplicações de alta precisão, tal como a cirurgia ocular a laser. Os
raios X são capazes de penetrar a pele, o que os torna de grande utilidade na medicina.
A radiação eletromagnética com comprimento de onda mais curto, os raios gama, que
são muito energéticos, são usados na medicina para destruir células cancerosas.
A propagação da energia eletromagnética faz-se através de ondas
eletromagnéticas. Estas são constituídas por duas entidades interdependentes entre si: o
campo elétrico, E, e o campo magnético, H. Não é possível observar diretamente o
campo elétrico e o campo magnético, a não ser através de uma representação artificial,
como a indicada na figura 2. O campo elétrico e o campo magnético evoluem no espaço
como uma onda, daí a designação de “onda eletromagnética”.
Fig. 2 - Radiação electromagnética em torno de um dipolo oscilante
(T – período da oscilação);
E –campo eléctrico; H – campo magnético
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As ondas eletromagnéticas permitem comunicações tanto a curtas distâncias como
a longas distâncias. Observa-se no espectro eletromagnético a gama de frequências
reservadas às radiofrequências, que são o tema principal desta fundamentação teórica.
1.1.1 A radiação eletromagnética: Fontes naturais e fontes artificiais
No último século assistimos a uma modificação no conhecimento científico da
área da radioatividade. Esta, é definida como as transformações que os núcleos atómicos
sofrem acompanhadas de emissão de diferentes tipos de radiação, podendo nesse
processo transformar-se em novos elementos.
As fontes de radiação podem ser de origem natural, como o campo magnético
terrestre ou a luz do sol, e podem ser de origem artificial, isto é, qualquer fonte criada
pelo homem, como é o caso dos telemóveis, comando de televisão ou micro-ondas.
Assim, os elementos radioativos podem dividir-se em fontes naturais, na categoria de
primordiais, pois existem desde a criação do universo, entre os quais temos por
exemplo, o urânio 235 e o rádio 226, na categoria de cosmogénicos pois são formados
pela interação dos raios cósmicos, tais como o carbono 14 e, as fontes artificiais que são
produzidas pelo Ser humano, como por exemplo, o plutónio.
O homem tem estado desde sempre exposto às radiações naturais. A radiação
eletromagnética ocorre naturalmente no universo e, como tal, sempre esteve presente na
terra. O nosso sol, por exemplo, é a fonte (natural) de radiação eletromagnética mais
intensa a que estamos expostos assim como as radiações do espaço extraterrestre.
O crescimento tecnológico, as mudanças no comportamento social e nos hábitos
de trabalho (próprios de uma sociedade em evolução) criaram um ambiente
crescentemente exposto a outras fontes de radiação eletromagnética. Assim, além da
radiação natural, o homem está exposto às fontes de radiação por ele criadas, como por
exemplo os raios X e outros tipos de radiações utilizadas em medicina, as precipitações
radioativas devido às explosões nucleares e as substâncias radioativas libertadas para o
meio ambiente devido à produção de energia elétrica por via nuclear. Os raios X
começaram a ser utilizados em fins dos anos 1890 e, dez anos mais tarde, chegou-se à
conclusão que era necessário adotar medidas de proteção adequadas. Outro exemplo de
fontes que foram criadas artificialmente pelo homem são as antenas dos sistemas de
telecomunicações.
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1.2 Características das bandas usadas em comunicações
Os modernos sistemas de transmissão de sinais utilizam bandas de frequência
específicas em função das características da propagação das ondas eletromagnéticas
usadas para as comunicações.
As ondas eletromagnéticas (ondas rádio e micro-ondas) podem-se propagar no
espaço junto da superfície da terra da seguinte maneira:
As ondas eletromagnéticas de baixas frequências (aproximadamente até 3MHz)
acompanham a curvatura da Terra por intermédio da difração e têm um alcance de cerca
de 1000 Km.
As ondas com frequências superiores (3 a 30 MHz) são refletidas pela ionosfera* e
pela superfície terrestre. As sucessivas reflexões permitem que as ondas se propaguem
em torno da Terra.
As ondas eletromagnéticas de frequências muito elevadas (acima de 30 MHz)
atravessam a ionosfera, sendo utilizadas nas comunicações via satélite – são as ondas
curtas, situadas na região das micro-ondas.
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Fig. 3 - Espectrum eletromagnético
Nome das bandas de frequência Gama de frequência Utilização
Frequências muito baixas (VLF) 3-30 kHz Comunicação a muito longas distâncias
Baixa Frequência (LF) 30-300 kHz Estações de rádio
Navegação por rádio
Frequência Média (MF) 0.3-3 MHz Estações de rádio
Alta frequência (HF) 3-30 MHz Radiotelefone (telefone sem fios)
Frequência muito elevada (VHF) 30-300 GHz Estações de rádio em FM
Estações de televisão
Radionavegação (radioamadores)
Frequência ultraelevada (UHF) 0.3-3 GHz Estações de televisão
Telemóveis Radionavegação
Controlo aéreo por radar
Frequência superelevada (SHF) 3-30 GHz Telefones em rede multicanal
Controlo aéreo radar
Satélites de comunicações GPS
Frequência extraelevada 30-300 GHz Estações espaciais
Tabela 1 – Tabela de frequências
1.3 Irradiância e lei do inverso do quadrado
Num sistema de comunicações pessoal, a tecnologia faz com que seja possível
para um recetor separar o sinal desejado de sinais de interferência. Nos programas de
rádio e de TV, a abordagem principal aos acessos dos média através do telemóvel e
sistemas sem fios é pela divisão de acessos múltiplos de frequência (FDMA), em que
6
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cada sinal ocupa a sua banda de frequência. Dois sinais diferentes, ocupam
simultaneamente a mesma linha de Frequência-Tempo. No sistema FDMA um canal
físico corresponde a uma banda de frequências.
Os sinais de rádio sofrem uma variação de alterações durante o seu processo de
transmissão. Algumas delas devido à distância entre o recetor e o transmissor e outras
devido aos obstáculos que se opõem no seu caminho, por exemplo: edifícios, veículos,
etc. Dentro de edifícios são influenciados por matérias de construção e mobílias.
Normalmente, a força dos sinais diminui com o aumento da distância de acordo
com a seguinte equação, onde P recebida e P transmitida, em Watts, são a potência
recebida e transmitida pelos sinais:
Irradiância [W/m2] = P recebida/área = P transmitida/ (4Pi*d
2)
É de realçar o enfraquecimento devido a efeitos ambientais. Pois, se há algum
objeto significante entre o transmissor e o recetor, a força do sinal vai ser menor do que
a Potência recebida e noutros locais a força do sinal vai ser maior.
Nas comunicações há interferência devido a diferentes caminhos percorridos há
várias maneiras para um sinal se transmitir do emissor para o recetor. Pode haver uma
linha direta ou obstruída. O sinal pode propagar-se diretamente do emissor para o
recetor ou pode ser refletido por edifícios, colinas, veículos e outros objetos.
2 Noções gerais sobre radiocomunicações
Os sinais radiofônicos de ondas médias e longas seguem a curvatura da Terra,
chegando a se propagar por centenas e até milhares de quilômetros com relativamente
pouca perda de potência. Por outro lado, os comprimentos de onda menores, como as de
freqüência VHF ou UHF, usados para transmissão de alta-fidelidade, estereofonia ou
televisão, propagam-se de maneira similar a um feixe luminoso, limitando seu alcance
até a linha do horizonte.
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2.1 Antenas (emissão e receção)
A antena é um sistema que, alimentado por energia de alta frequência, a irradia
para o espaço, sob a forma de ondas eletromagnéticas. São as chamadas antenas
emissoras. Se colocarmos outra antena num desses campos eletromagnéticos ela tornar-
se-á um coletor de ondas, ou seja, uma antena recetora. Estas antenas podem ter
elementos a auxiliarem, tais como os refletores e os diretores, ou serem associadas a
outras antenas. Os diretores ficam à frente do dipolo ou radiador, na direção do emissor,
e os refletores na posição oposta. Os primeiros melhoram o ângulo de receção, de
direção e elevam o ganho da antena, e os segundos atenuam os reflexos e também
melhoram, em certa medida, a relação frente-verso, própria das antenas direcionais e o
ganho.
2.1.1 Tipos de Antenas
Antenas direcionais
Refletores parabólicos são usados em casos como as transmissões de radar,
comunicações telefónicas, receção de satélites, etc., onde se requer maior direção da
antena. Eles têm a forma do refletor de um farol de automóvel e focalizam as ondas
num feixe bastante estreito. Esse tipo de antena (fig.4) proporciona a emissão e receção
de sinais dotados de grande nitidez e resolução.
Fig. 4 - Antena direcional
Antenas Omnidirecionais
Distribui o sinal da rede sem fios em 360º. São utilizadas para cobrir uma área
limitada em todas as direções em torno de da antena, conforme se apresenta na figura 5.
Fig. 5 - Antenas Omnidirecionais
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Antenas Unidirecionais
Têm inúmeras formas e tamanhos, conforme se apresenta na figura 6. Esta antena
não emite ou acrescenta energia ao sinal. Limita-se a redirecionar a energia que receber
do transmissor. Ao redirecionar esta energia, tem como resultado concentrar a energia
numa direção, e reduzir a emissão nas restantes direções. O aumento de ganho com a
utilização das antenas direcionais, o ângulo de radiação diminui, permitindo amentar a
distância de cobertura, mas reduzindo o ângulo de cobertura.
Fig. 6 - Antenas Unidirecionais
Os canais funcionam na banda dos 2.4 GHz e estão espaçados apenas 5 MHz
(2.412 GHz, 2.417 GHz, 2.422 GHz, 2.427 …. GHz, 2.484 GHz).
2.2 Modulação FM/AM
Genericamente, podemos dizer que o envio a grandes distâncias de um sinal de
áudio, por exemplo, não é eficaz pois a sua baixa frequência põe-lhe problemas
insuperáveis de radiação e de propagação no espaço. No entanto, são de facto os sinais
de áudio (e mais recentemente os de vídeo) aqueles que normalmente nós queremos
transmitir de uns locais para outros. Para resolver este problema, adotou-se como
solução o seguinte: usa-se uma onda de alta frequência (normalmente da ordem das
centenas de KHz ou mesmo dos MHz), a qual apresenta boas características de
propagação, e envia-se essa onda desde o local de emissão até ao de receção. Sobreposta
a essa onda, como se fosse uma espécie de automobilista no seu meio de transporte,
envia-se o sinal que realmente querem que chegue até ao destino, ou seja, aquele que de
facto contém a informação. A onda de alta frequência (ou radiofrequência) chama-se
portadora ou seja, aquela que transporta. Ao sinal que queremos enviar, chama-se sinal
modulador. A operação de “somar “os dois sinais, chama-se modulação. Por outras
palavras, podemos definir modulação como o processo de adicionar informação a uma
onda portadora. Por sua vez, o fenómeno oposto (desmodulação) será o ato de retirar a
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informação da onda portadora. Essa informação poderá ser a fala, música, imagem,
códigos especiais, etc. Por sua vez, a portadora será um sinal de radiofrequência
transmitido de um local para outro por intermédio de fios ou através do espaço.
O comprimento de onda ou antes a frequência de uma emissão é caraterística
essencial, pois que ela influi nas condições gerais de propagação; ela é igualmente
essencial no que diz respeito aos problemas da seleção, isto é, a separação umas das
outras das diferentes emissões.
Os dois processos de modulação mais comuns são a modulação em amplitude
(AM) que está em desuso e a modulação em frequência (FM). Na modulação em
amplitude, a amplitude da onda portadora é alterada de acordo com a informação a
enviar. Na modulação em frequência, é a frequência da onda portadora que varia em
função do sinal modulador.
2.3 Digital versus analógico
Os sinais elétricos que transportam as informações podem ser transformados com
vista ao seu encaminhamento para uma antena, originado aí ondas eletromagnéticas que
contêm essas mesmas informações, ou apenas para serem gravadas.
Há dois processos de codificar informações a fim de as armazenar ou transmitir. O
processo tradicional é chamado analógico. O processo moderno é chamado digital.
O sinal transmitido por linha telefónica era, até há pouco tempo, exclusivamente
analógico. O sinal de televisão emitido pelas antenas terrestres em Portugal era
analógico mas recentemente a emissão passou a ser digital.
Um sinal analógico varia no tempo de um modo análogo ao da propriedade física
que esteve na sua origem, trata-se de sinais contínuos e podem assumir qualquer valor
entre dois limites. O padrão analógico de transmissão de dados consiste na geração de
sinais elétricos baseados nas ondas eletromagnéticas que são contínuas. Como os sinais
analógicos são contínuos, a qualidade de operação é mais exigente, pois na sua falha, o
sinal deve ser gerado novamente desde o princípio. Um exemplo de sinal analógico é a
voltagem gerada por um microfone, já que é proporcional ao gráfico do deslocamento
em função do tempo, das moléculas do ar que se encontra à sua frente.
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Quando se converte um sinal analógico qualquer em digital, são feitas
amostragens em intervalos de tempo muito pequenos, onde em cada amostragem a
amplitude do sinal naquele instante é medida e convertida em uma "palavra" binária.
Assim, um sinal digital não varia continuamente ao longo do tempo, apenas pode
assumir dois valores, 0 ou 1, é essencialmente uma representação codificada da
informação original. Cada pedaço deste sinal originalmente analógico vai ser
identificado por este padrão digital e passará então a representar apenas aquele novo
número binário, ou digital.
Fig. 7 - Sinal analógico e digital
Porém, os sons que emitimos têm natureza analógica e os nossos ouvidos têm que
receber os sons sob essa forma. Assim, os sinais analógicos, para beneficiarem da
tecnologia digital, têm que ser convertidos, primeiro de analógico para digital e depois
na chegada ao destino, de digital para analógico. Isto é feito utilizando processadores
específicos chamados conversores.
Então, depois de transmitido, este sinal digital é recebido por um outro conversor
que faz exatamente o contrário, recebe o sinal fracionado num conjunto de números e
transforma-o em sinais eletromagnéticos analógicos. Este sistema de identificação
analógica possui um padrão matemático. Cada conjunto de números 0 e 1 representa
uma letra e pode ser transmitida por microprocessadores e é possível eliminar-lhes o
ruído quando é transmitido para destinos longínquos. Existem vários sistemas similares
e compatíveis entre si para fazer estas conversões.
A principal vantagem entre os dois sistemas está no fato de que um sinal analógico
quando é perdido, não pode ser reposto, porque ele é apenas uma onda de rádio, já um
sinal digital, quando perdido ou corrompido (com defeito entre os dígitos) pode
simplesmente ser copiado milhares de vezes, mantendo as caraterísticas do sinal original
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e em tempo real, o que aumenta muito a dinâmica da transmissão. Um exemplo de sinal
digital é a sequência de altas e baixas voltagens produzida durante uma chamada
telefónica digital.
Na transmissão, o sinal digital é usado para modular a portadora; na receção, o
sinal analógico da portadora é desmodulado para recuperar o sinal digital.
No sistema telefónico digital, o sinal elétrico digital é transmitido por cabo coaxial
ou então convertido em pulsos de radiação infravermelha que são depois enviados por
fibra óptica. Os telemóveis transmitem o sinal digital utilizando as micro-ondas como
portadoras.
2.4 Redes de comunicação móvel
Hoje em dia é possível estabelecer ligações entre telemóveis que estão a milhares
de quilómetros um do outro. De facto, o sistema de ligações baseia-se na divisão do País
ou de uma região em células, cada uma das quais tem uma estação que serve de base
para ligações com os telemóveis que se encontram nessa célula, por isso se chama aos
telemóveis, telefones celulares.
A ideia estrutural de uma rede celular é a divisão de uma área de cobertura, em
áreas menores, chamadas células. Cada célula é atendida por uma Estação Base que
através do transmissor com potências de transmissão menores, antenas pouco elevadas e
com técnicas de reutilização de frequências, permite a comunicação com as estações
móveis dentro ou fora da própria célula.
Quando um telemóvel está dentro de uma célula, envia um sinal de rádio numa
determinada frequência, que é identificado pela estação base. Esta responde enviando de
volta um sinal numa frequência ligeiramente diferente. A estação base estabelece a
ligação do telemóvel que foi reconhecido, a qualquer ponto da rede telefónica.
A comunicação entre redes móveis é exemplificada na figura 8 que se apresenta
seguidamente:
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Fig. 8 - Estrutura básica do sistema móvel celular
A arquitetura básica de um sistema celular, independente da tecnologia utilizada, é
composta por três componentes:
- Estação Móvel (EM) - que permite uma grande mobilidade do usuário e é
compacto. Esta promove a interface entre usuário e sistema; converte sinais de áudio em
sinais de RF, e vice-versa; responde a comandos enviados pelo sistema; alerta o usuário
sobre chamadas recebidas e alerta o sistema sobre tentativas de originar chamadas.
- Centro de Comutação e Controlo (CCC) - é a parte fundamental no Sistema de
Comunicação Móvel, responsável por coordenar todas as funções e ações ligadas ao
estado das chamadas e ao sistema. É aqui que se realiza a conexão entre a rede
telefónica e o sistema móvel celular; comunica-se com outros sistemas celulares;
controla as estações base; monitoriza e controla as chamadas; interliga várias estações
base ao sistema; supervisiona o estado do sistema; comuta e controla o on/off de
chamadas em andamento. Tais funções são possíveis graças a uma base de dados do
sistema, contendo todas as informações necessárias para o seu adequado funcionamento.
- Estação Base (EB) - promove a interface de rádio entre as estações móveis e o
sistema; converte sinais de RF em áudio, e vice-versa; controla e informa as estações
móveis na sua área de cobertura; verifica e informa da qualidade de sinal das chamadas
sobre o seu controle; verifica e informa a entrada em operação de novas estações móveis
sob o seu controle e responde a comandos recebidos do centro de comutação e controlo.
As estações base estabelecem ligações entre si através de linhas terrestres, por
exemplo, de fibra óptica ou através de ligações rádio de alto débito. As várias células
estão ligeiramente sobrepostas para que os telemóveis estejam sempre ligados à rede. A
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maior parte das redes de telemóveis funciona utilizando a tecnologia GSM (Global
System on Mobile Communication), que utiliza as bandas de 900 MHz, 1800 MHz e
1900 MHz ou o sistema UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), que
utiliza a banda de 2 GHz, que é mais vocacionada para ligações multimédia e de vídeo.
3 Efeitos biológicos das radiofrequências
Um efeito biológico é prejudicial à saúde quando causa alguma alteração detetável
no bem-estar ou integridade dos indivíduos expostos.
A radiação não-ionizante, como é a radiação eletromagnética de radiofrequência,
os efeitos biológicos conhecidos estão razoavelmente bem quantificados: traduzem-se
essencialmente no aquecimento do tecido biológico e são por isso designados como
“efeitos térmicos”.
3.1 Efeitos ionizantes e não ionizantes das radiações
Embora as radiações façam parte do nosso quotidiano, na maior parte do tempo,
não nos apercebemos da sua utilização quer devido ao seu uso rotineiro quer por
desconhecimento da interação existente.
Em física, o termo refere-se usualmente a partículas e campos que se propagam
(transferindo energia) no espaço (preenchido ou não por matéria), portanto, o campo
gerado por cada fonte de radiação é caraterizado por uma dada frequência e respetivo
comprimento de onda.
As radiações (partículas ou ondas) podem ser ionizantes ou não ionizantes. A
ionização acontece quando a energia da radiação incidente sobre um material é
suficiente para arrancar eletrões dos seus átomos. A radiação é não ionizante quando já
não tem energia suficiente para arrancar eletrões dos átomos. Neste caso, pode ocorrer a
excitação do átomo, onde os eletrões são “levados” para camadas mais externas do
átomo, sem serem ejetados. É evidente que as radiações ionizantes são as mais
perigosas, uma vez que têm um menor comprimento de onda e, por isso, são mais
energéticas.
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Há vários tipos de radiações ionizantes: radiações alfa, beta e gama, raios X e
neutrões, cada uma das quais com caraterísticas diferentes. Os átomos que emitem
radiações designam-se por radioativos.
As Radiações não ionizantes têm um comprimento de onda maior e,
consequentemente possuem baixa energia. As radiofrequências encontram-se no espetro
das radiações não ionizantes e têm frequências entre os 3 KHZ e os 300 GHZ e estão
sempre à nossa volta. Cada vez mais, as radiações não-ionizantes estão presentes no
meio ambiente. Ondas eletromagnéticas como a luz, calor e ondas de rádio são formas
comuns de radiações não ionizantes. Sem radiações não ionizantes, nós não poderíamos
apreciar um programa de TV em nossos lares, falar ao telemóvel ou cozinhar em nosso
forno de micro-ondas.
3.2 Impacto das radiações usadas nas comunicações móveis e wireless
Uma percentagem pequena de utilizadores de redes Wi-Fi, reportaram problemas
de saúde após a exposição repetida e contínua ao Wi-Fi, embora não existam estudos
conclusivos sobre quaisquer efeitos nocivos para a saúde associados à utilização de
redes sem fios Wifi. Um estudo envolvendo 725 pessoas que afirmavam sofrer de
eletromagnética hipersensibilidade não encontrou evidências para as suas afirmações
[http://www.psychosomaticmedicine.org/content/67/2/224.abstract].
A proliferação das redes sem fios Wi-Fi e o receio da chamada poluição
eletromagnética, tem motivado as pesquisas sobre os possíveis efeitos que terão sobre a
natureza e sobre a saúde dos humanos em particular.
Os estudos sobre esta matéria são olhados com enorme ceticismo e
desqualificados. Por exemplo, um estudo de Avendaño C, Mata A, Juarez Villanueva
AM, Martinez VS, Sanchez Sarmiento CA (2010) “Laptop expositions affect motility
and induce DNA fragmentation in human spermatozoa in vitro by a non-thermal effect:
a preliminary report” American Society for Reproductive Medicine, 66th Annual
Meeting: O-249, foi considerado especulativo porque sugeriu que a utilização de
portáteis sobre o colo, próximo dos testículos, poderia levar à diminuição da fertilidade
masculina.
21
Um outro estudo detetou diminuição da memória em homens exposto a Wi-Fi.
(Papageorgiou CC, Hountala CD, Maganioti AE, Kyprianou MA, Rabavilas AD,
Papadimitriou GN, Capsalis CN (2011) “Effects of wi-fi signals on the p300 component
of event-related potentials during an auditory hayling task” J Integr Neurosci. 10(2):
189-202; PMID 21714138).
Num artigo da BBC, "Q&A: Wi-fi health concerns". BBC News. 2007-05-21.
http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/6677051.stm. Retrieved 2011-10-14, citou-se a
Organização Mundial da Saúde (OMS) segundo a qual "não existem riscos assocados à
exposição prolongada a radiações associadas às redes redes wi-fi de baixa intensidade.
A Agência de Proteção de Saúde do Reino Unido publicou relatórios que concluem que
a exposição ao Wi-Fi durante um ano corresponde à "mesma quantidade de radiação a
que um ser humano está sujeito durante um telefonema via telemóvel de 20 minutos
móvel." ("Electromagnetic Hypersensitivity (EMS)", 2011).
Em Novembro de 2010, foram publicados os resultados da de uma investigação da
Universidade de Wageningen, Países Baixos, que indicia que a radiação eletromagnética
pode desempenhar um papel na deterioração da saúde das árvores, após testes em
laboratório onde verificou-se que porções de folhas de plântulas Ash, depois de ter sido
exposto durante mais de três meses a uma fonte de radiação semelhante a um ponto de
acesso-wifi, secou e morreu. Os autores do relatório defendem, porém, que outros testes
de longa duração são necessárias ("Trees suffer from electromagnetic radiation").
3.3 Mitos urbanos
A existência de conceções alternativas sobre radiações é conhecida. Nesta
discussão apresentam-se resultados de estudos já realizados sobre a natureza e a
incidência destas conceções e como é provável que estas sejam influenciadas por ideias
veiculadas pelos media em, por exemplo, notícias e anúncios.
Tem-se verificado que os meios de informação não transmitem, sempre, as
informações científicas da forma mais correta. Por exemplo:
22
Fig. 9 - Publicidade
- No anúncio da Multiopticas: “Todas as radiações eletromagnéticas são perigosas,
“As lentes Eye Protect da MultiOpticas protegem das ondas electromagnéticas”;
- As antenas de comunicações móveis provocam doenças: “O responsável pelo
Instituto Educativo de Lordemão contestou ontem a instalação de uma antena
retransmissora de uma operadora de telemóveis a cerca de, sustenta, 50 metros da
escola, por recear eventuais malefícios das radiações” (Diário de Coimbra, 2004).
Este ponto do relatório ainda se encontra em fase de desenvolvimento, pelo que
está inacabado.
4 Considerações Finais
No decorrer do primeiro período, após a certeza que o nosso grupo fazia parte do
projeto Monit, fizemos pesquisas de informação e leituras sobre o conceito de projeto,
nomeadamente, quais os seus objetivos, etapas e finalidades. Pelo que foi solicitado ao
grupo, após várias leituras atentas sobre a temática de projeto, uma pequena reflexão
escrita sobre “o que é um projeto?”. Resolvemos anexar a reflexão ao nosso projeto,
uma vez que no nosso entender, antes de avançarmos no projeto, precisamos de
compreender em primeiro lugar, o que significa fazer parte de um projeto e saber
concretamente o que é um projeto.
O segundo relatório de progresso ainda não apresenta resultados nem a análise de
resultados, uma vez que falta realizar o tratamento estatístico dos dados recolhidos nos
inquéritos e que irá ser analisado no início do terceiro período.
O grupo irá fazer a monitorização das radiofrequências e o seu tratamento de
dados para posterior divulgação de resultados e que irá constar do relatório final.
23
Pretendemos fazer a divulgação do projeto às turmas do 11º ano à qual
pertencemos, assim como, fazer uma atividade experimental numa escola do 1º ciclo.
Queremos também fazer panfletos e, neste momento, encontramo-nos na fase de
construção de um blog, que em altura oportuna, muito antes da entrega do relatório
final, apresentaremos à equipa do projeto monit.
24
Bibliografia
- Antena retransmissora contestada em Lordemão. (2004, 24 de Janeiro). Diário de
Coimbra.
- Bello, A. & Caldeira, H. (2003). Ontem e hoje, Física e Química A. Física 10º Ano.
Porto: Porto Editora.
- Cachapuz, A., Malaquias, I.M., Martins, I.P., Pedrosa, M.A., Loureiro, M.J., Thomaz,
M.F. et al. (1991). Conceções alternativas em Física de professores estagiários.
Comunicação oral apresentada na XXIII Reunião Bienal da Real Sociedade Espanhola
de Física, Valladolid, Espanha.
- Dias da Silva M. H., Dos Santos, M. P. M. & Da Silva, J. D. (2003), Velhos Rumos
Caminhos Outros, Química-A, 10º Ano. Lisboa: Plátano editora.
- Ventura, G., Fiolhais, M., Fiolhais, C., Paiva, J., Ferreira, A. (2003), 10F, Física e
química A, Física., 10º ano Lisboa: Texto Editora
http://www.usr.com/download/whitepapers/wireless-wp.pdf
http://br.geocities.com/saladefisica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Radiodifusão
http://www.healthfree.com
http://www.maes.de/
http://www2.dc.uel.br/~sakuray/EspecComunicacao%20de%20dados/Renato%2024Cil
%20-%20Rodrigo%20C.%20de%20Almeida/modelo.html
25
Anexos
26
Anexo 1 - Fontes Naturais e Fontes Artificiais
Em 1948, Gamow e Alpher aperceberam-se que o universo primordial com uma
temperatura de 109K tinha de ser dominado por radiações e não por matéria pois
existem substâncias radioativas naturais na terra. Este facto conduziu Alpher e seu
colaborador Robert Herman a concluir que vestígios da radiação primordial arrefecida
ainda poderiam estar entre nós. Num artigo de 1948, eles calcularam que a temperatura
de fundo do universo era de 5K.
Em 1965, Robert Dicke pôs em evidência o facto de que o universo terá começado
por ser uma bola de fogo, densa e incandescente, que emitia uma intensa radiação, pelo
que devia ser possível detetar resíduos dessa radiação por meio de antenas de rádio
muito sensíveis.
Antena de rádio
Os vestígios dessa radiação foi detetada por acaso por dois experimentalistas Arno
Penzias e Robert Wilson, quando procediam à medição de sinais rádio captados por
uma grande antena erigida por AT&T com vista ao programa de comunicações por
satélite.
O nível desta radiação natural ou radiação de fundo pode variar consideravelmente
dum lugar para outro, e de fato existem substâncias radioativas naturais na terra,
nomeadamente, nas casas que habitamos, bem como nos alimentos e na água que
consumimos. O ar que respiramos contém gases radioativos e até o nosso próprio corpo
é radioativo.
A partir da década de 1970 a cosmologia tornou-se cada vez mais ensinada nos
departamentos de astronomia, física ou ciências espaciais.
Uma contribuição inesperada veio de Karl Jansky dos laboratórios Bell, quando,
em 1928, começou a estudar o ruido estático que prejudicava os novos serviços radio-
27
telefónicos transatlânticos. Ele descobriu que a maioria do ruido provinha dos
relâmpagos em tempestades locais e distantes, mas havia também um silvo subjacente.
Em 1933 identificou a fonte do silvo como sendo o centro da Via Láctea. Os seus
resultados depressa foram confirmados por Grote Reber, um radio amador e, depois da
guerra, a nova ciência da radioastronomia desenvolveu-se rapidamente. Isto conferiu
uma nova dimensão ao trabalho do astrónomo, adicionando as frequências de rádio ao
limitado espectro visual como fonte de conhecimento do espaço exterior.
28
Anexo 2 - Evolução Histórica do estudo do eletromagnetismo
Aquilo que hoje nos parece tão natural como ligar um interruptor, acender uma
lâmpada, falar ao telemóvel envolveu algumas das mais brilhantes inteligências da
humanidade, onde se apresenta neste pequeno resumo, a ação dos cientistas que
essencialmente contribuíram para os fenómenos ligados ao eletromagnetismo.
A Grécia Antiga
Thales de Mileto (624-546 a.C.) na antiga Grécia referia-se a dois fenómenos para
os quais não havia explicação:
Existia uma pedra da terra chamada Magnésia que conseguia atrair ou afastar
outras pedras semelhantes;
Se a resina fóssil chamada âmbar (em grego elétron) fosse friccionada, passava a
ter a propriedade de atrair pequenos pedaços de papiro.
O conhecimento destes fenómenos foi registado, mas não se encontrou aplicação
prática e não se aprofundou o seu estudo.
Idade Média e Pós Idade Média até aos dias de Hoje
Em Itália, no ano 1269, Pierre de Maricourt, conhecido por Peter Peregrinous,
membro do exército do rei da Sicília, tentava construir uma máquina que nunca parasse,
usando as pedras de Magnésia que já eram conhecidas por magnetes. Descobriu-se a
existência de dois polos magnéticos, sendo ele que lhes deu esse nome (Pólus), tendo
efetuado experiencias relativas à atração e repulsão de magnetes e mostrou a área de
influência de um magnete colocando um papel sobre ele e deixando cair limalha de
ferro.
Em 1600, o médico William Gilbert, debruçou-se sobre o estudo dos magnetes, na
tentativa de compreender o magnetismo. Pelas suas experiências provou que muitas das
propriedades que se atribuíam ao magnete eram falsas. Descobriu que, se um magnete
for suficientemente aquecido perde as suas propriedades magnéticas e se um pedaço de
ferro for aquecido ao rubro e martelado ganha propriedades magnéticas.
29
Em 1660, Otto Von Guericke construiu o primeiro gerador eletrostático que
permitiu gerar eletricidade suficiente e conduzi-la para onde fosse necessário.
Em 1733, o químico Dufay descobriu que alguns objetos se atraíam quando eram
friccionados enquanto outros se repeliam. Concluiu que a eletricidade era uma espécie
de fluído e que havia dois tipos: a brilhante que aparecia quando se friccionava o vidro e
a resinosa que aparecia quando se friccionava o âmbar. Concluiu que modelos
diferentes atraíam-se e modelos iguais repeliam-se.
O físico Gray (1666-1736) demonstrou que algumas substâncias conduziam o
fluido elétrico, chamados condutores, enquanto outras não, denominados por isoladores.
Provou também que o corpo humano é um condutor.
Benjamin Franklin (1706-1790) sugeriu que em vez de haver dois tipos de
eletricidade, havia um único fluído que carregava o vidro quando friccionado, deixando-
o carregado positivamente e, saía do âmbar quando friccionado, deixando-o carregado
negativamente. Assim, quando os dois entravam em contato passava do vidro para o
âmbar, deixando os dois neutros.
Charles Coulomb (1736-1806) inventou, em frança, a balança de torção, e usou-a
para medir cargas elétricas tendo descoberto que a força entre elas era inversamente
proporcional ao quadrado da distância entre elas (conhecida como a lei de Coulomb).
Luigi Galvani em 1786, ao usar as rãs para os seus estudos anatómicos reparou
que as pernas das rãs se contraiam quando sujeitas à eletricidade produzida por uma
máquina eletrostática. Inventou um detetor de trovoadas com pernas de rãs que mexiam
quando se produziam relâmpagos. Chegou à conclusão que a essência dos relâmpagos
era a eletricidade.
Alessandro Volta (1745-1827) chegou à conclusão após várias experiências que
existia uma interface húmida entre os metais e que as rãs não tinham nada a ver com o
fenómeno. Em 1800 inventou a pilha. As pilhas de Volta constituídas por camadas
sucessivas de prata e zinco separadas por cartão molhado eram fáceis de construir.
Deste modo, a eletricidade passou a ser controlada.
30
Em 1820, Hans Cristian Oersted, lembrou-se de testar o que acontecia se fizesse
passar uma corrente elétrica sobre uma bússola. A agulha desviou-se ligeiramente.
Ficou provado que a corrente elétrica pode influenciar os magnetes.
Ampére (1775-1836) teve conhecimento dos resultados obtidos por Oersted e
resolveu fazer as experiências. Resolveu enrolar fio num tubo e verificou que quando
passava eletricidade o tubo se comportava como um magnete, e fazendo passar corrente
por dois fios paralelos, media a força que se produzia entre eles. A partir das suas
experiências descobriu que o magnetismo é eletricidade em movimento, e pode ser
gerado por esta. Ampére construiu o primeiro galvanómetro.
O Físico George Ohm (1787-1854) mostrou que o fluxo da corrente elétrica
através de um condutor dependia do condutor utilizado e relacionou pela primeira vez,
os condutores que resistiam mais que outros à passagem do fluxo.
Faraday repetiu as experiências de Peter Peregrinus usando limalha de ferro e um
papel para visualizar o fenómeno magnético, observando que havia como que “linhas
imaginárias” de limalha a unir os dois polos. Considerou o fenómeno do magnetismo
produzido num magnete, como dois polos unidos por linhas fechadas onde se exercia a
força magnética, dando origem ao conceito de linhas de força e mais tarde ao conceito
de campo. Em 1831, especulava que a eletricidade podia ser produzida num circuito
elétrico fechado que cortasse as linhas de força de um magnete. Assim, tinha descoberto
que a eletricidade podia ser produzida ou induzida pelo magnetismo e isso só acontecia
quando havia variação do magnetismo. Em 1845, detetou que o magnetismo interatuava
com a luz.
Um discípulo de Faraday, o professor inglês James Clark Maxwell (1831-1879),
procurou uma explicação mecânica dos fenómenos elétricos e magnéticos descobertos
por Ampére e Faraday e, em 1873 agrupou e resumiu as leis conhecidas do
eletromagnetismo em quatro equações, que está na base do desenvolvimento da
sociedade como hoje a conhecemos, particularmente, no domínio das telecomunicações.
Pelas suas equações, a luz era pela primeira vez, vista simplesmente como um
fenómeno eletromagnético, na medida em que uma onda luminosa é então comparável a
série de perturbações eletromagnéticas de muito alta frequência propagando-se por
indução.
31
O cientista expôs também em 1873 no seu Traité d’Electricité et de Magnétisme,
que as perturbações eletromagnéticas se propagavam no espaço com uma velocidade
igual à da luz, isto é, 300.000Km por segundo, o que o tinha levado logicamente a
comparar as ondas luminosas às eletromagnéticas.
Esta analogia tinha sido prevista em 1845 por Faraday, em seguida à sua
experiência sobre a polarização magnética da luz, mas Maxwell conserva a glória de ter
afirmado a identidade das ondas luminosas e elétricas.
Maxwell previu teoricamente que aquelas ondas, como os raios luminosos, deviam
deslocar-se em linha reta, refletir-se e retratar-se, propagar-se a distâncias muito
maiores do que as conseguidas nas primeiras experiências de Faraday.
Mecanismo de propagação do campo electromagnético
A variação do Campo E induz um Campo H e vice-versa
A identidade das ondas luminosas exposta na hipótese de Maxwell (1831-1879)
veio a ser confirmada em fins de 1886 pelos trabalhos de Rudolf Henrich Hertz (1857-
1894).
Hertz detetou no seu laboratório artesanal que apareciam faíscas laterais no seu
aparelho sempre que a faísca principal acontecia. Assim, após várias experiências,
construiu um anel recetor e verificou que, sem haver contato com o aparelho que
produzia a faísca principal, sempre que esta acontecia também surgia uma faísca no
recetor. Mediu a frequência, o comprimento de onda e daí deduziu a velocidade que
verificou ser igual à da luz. Hertz dedicou-se essencialmente à verificação dos cálculos
teóricos de Maxwell sobre a identidade das vibrações elétricas e da luz, e partiu do
princípio de que as ondas elétricas devem ter uma frequência mínima de 100.000
períodos por segundo, para que possam ser captadas à distância, ficando porém essa
frequência menor que a da luz.
A obra de Hertz suscitou um grande interesse por todo o mundo.
32
Lodge, em 1894, expôs pela primeira vez o princípio da transmissão dos sinais
telegráficos por ondas hertzianas, em frente da Instituição Real de Londres. Ele tinha
substituído o micrómetro de Hertz pelo tubo de limalha e utilizava um emissor Morse
completando o circuito produtor de faíscas, conseguiu transmitir pontos e traços a uma
distância de 30 metros. Mais tarde, a experiência foi renovada: o tubo de limalha era
desaglomerado automaticamente por um pequeno martelo e a mensagem era registada
sobre uma tira de papel.
Foi o Guglielmo Marconi (1874-1937) quem primeiro começou a fazer
experiências sistemáticas de produção e receção de ondas eletromagnéticas, usando e
aperfeiçoando as experiências de Hertz. Procurava saber que distâncias as ondas de
rádio poderiam alcançar: - começou por produzir ondas que não passavam os limites da
sua própria casa mas, pouco depois, conseguiu que elas atingissem uma colina próxima.
Em 1896 produziu ondas que alcançaram 3 km e em 1899, quando já trabalhava para a
marinha inglesa, conseguiu que elas atravessassem o canal da Mancha (mais de 50 km)
enviando o primeiro despacho: - de Douvres a Wimereu, transmitindo a mensagem
histórica ao Sr. Branly: “Sr. Marconi envia ao Sr. Branly os seus respeitosos
cumprimentos sendo este esplêndido resultado devido em parte aos admiráveis
trabalhos do Sr. Branly”. Foi o começo das telecomunicações, sem fios, via rádio.
Encorajado pelos seus resultados, decidiu tentar o que então parecia impossível:
efetuar uma transmissão transatlântica. Em 1901, Marconi viajou para a terra Nova, no
Canadá, e aí foi capaz de detetar os sinais emitidos a partir de uma antena instalada em
Inglaterra, a mais de 3500 km. Estava, assim, inaugurada a era das comunicações a
muito longas distâncias.
A partir da 1ª guerra mundial, a forças armadas constataram a enorme aplicação da
radiocomunicação que em caráter tático, na zona de combate, como estratégico, na
rápida comunicação entre o quartel-general e a linha de frente. Assim, o exército, a
marinha e a aeronáutica, aproveitaram o seu conhecimento e experiência, equipando-se,
portanto, com aparelhos oriundos das mais variadas e avançadas tecnologias eletrônicas
33
Radiocomunicação
Com a segunda guerra mundial foi desenvolvido o radar e a transmissão por guias
de ondas.
Nas antenas emissoras, de rádio, dos telemóveis, de televisão, etc., todas elas
emitem ondas eletromagnéticas e as antenas são fundamentais para a emissão e receção
das ondas eletromagnéticas.
As antenas e os seus agrupamentos foram-se tornando cada vez mais complexos à
medida que os sistemas necessitavam de Diagramas de Radiação com caraterísticas
particulares: feixe com pequenos desvios angulares para comunicação com satélites,
feixe móveis para radares de antenas estáticas e, mais recentemente, multifeixes para as
chamadas comunicações móveis.
34
Anexo 3 - Modulação em amplitude
Na emissão normal de rádio, a informação sonora é modulada na onda portadora.
Quando um microfone responde a ondas sonoras lança um pequeno sinal elétrico de
uma amplitude que corresponde à intensidade do som, uma frequência que corresponde
à altura, e características gerais que correspondem à natureza do som.
Um método de modular a portadora consiste em levar o sinal áudio a fazer variar
amplitude da portadora. Chama-se a isto modulação em amplitude. Devemos considerar
isto em termos de um sinal de modulação da onda sinusoidal. Uma onda de rádio
modulada em amplitude tem um aspeto semelhante à figura 5, em que a portadora é
gerada por um circuito oscilador e o sinal modulador é normalmente gerado por um
microfone, gravador ou qualquer outro dispositivo semelhante.
Modulação de amplitude. (a) sinal (b) portadora modulada
A profundidade de modulação depende da amplitude do sinal modulador
relativamente à amplitude da portadora. O processo de modulação de amplitude provoca
o aparecimento de um sinal lateral superior e inferior para cada frequência de
modulação, e cada banda lateral é separada da frequência da portadora por uma
quantidade igual à frequência de modulação. Quando se utiliza o sinal de onda pura
sinusoidal para modulação, existem apenas duas bandas laterais. A amplitude de cada
banda lateral depende da profundidade de modulação; para uma modulação de 100% a
amplitude de cada banda lateral é metade da amplitude da onda portadora. Quanto mais
larga for a banda, melhor se pode transmitir uma gama de frequência musical extensa e,
por consequência, mais a musicalidade é acentuada.
Devido à natureza variável de um sinal musical, pode-se imaginar a complexidade
das bandas laterais que resultam deste tipo de sinal de modulação. Para uma fidelidade
máxima, a banda de passagem do recetor deve ser suficientemente larga para impedir a
35
supressão das bandas laterais de maior ordem, devidas às frequências de modulação dos
agudos. Se se verificar aquela supressão, a reprodução dos agudos é prejudicada.
A modulação em amplitude é também utilizada por vezes para transmissões
codificadas. Neste caso, a portadora mantém-se durante os espaços, e os pontos e traços
são fornecidos por modulação tonal.
36
Anexo 4 - Modulação em frequência
Um outro método de modulação leva a frequência da portadora a variar para cima
e para baixo da sua frequência média a um ritmo que corresponde à frequência do sinal
modulador e de uma quantidade (o desvio) que corresponde à amplitude do sinal de
modulação. Assim, quanto maior for a frequência da modulação, maior o ritmo de
variação da frequência da portadora; e quanto maior for a amplitude (ou seja, a
intensidade do som) da modulação, maior o desvio para ambos os lados da frequência
da portadora. Chama-se a isto frequência modulada (FM), e neste caso a amplitude da
portadora mantém-se constante.
A modulação de frequência é utilizada na banda VHF para emissão audio de alta
qualidade; é igualmente utilizada para o canal sonoro no sistema de televisão de 625
linhas.
A banda lateral de FM produzida é mais complexa do que a de amplitude
modulada. Para cada sinal “puro” de modulação existe uma série de pares de bandas
laterais separadas da frequência portadora de uma, duas, três, etc. vezes a frequência de
modulação. Em música, portanto, a estrutura da banda lateral torna-se extremamente
complicada, consistindo nesse caso a modulação numa multiplicidade de frequências. A
estrutura da banda lateral é afetada tanto pela frequência de modulação como pelo
desvio, o que é indicado pelo índice de modulação. A partir deste raciocínio, a variação
de frequência corresponde à amplitude da modulação, e se se quiser obter uma emissão
potente bem modulada, a variação deve ser muito importante.
Propagação das ondas em função da frequência
A fim de compreender o comportamento dos coletores de ondas, é necessário
conhecer a maneira como se propagam as ondas eletromagnéticas no espaço em função
da sua frequência. As ondas eletromagnéticas resultam da sobreposição de um campo
magnético e de um elétrico, ambos com o mesmo sentido de propagação da onda. O
comprimento de onda representa a distância que separa dois estados idênticos
sucessivos.
A comunicação por ondas eletromagnéticas faz-se sobretudo nas ondas de rádio e
micro-ondas. Por acordos internacionais, o intervalo das frequências utilizado nas
37
comunicações foi dividido, em bandas que são conhecidas pelas iniciais das palavras em
língua inglesa.
Nome em Português Nome em Inglês Sigla Banda de frequências
Frequências muito baixas Very Low frequencies VLF 3 - 30 KHz
Frequências baixas Low frequencies LF 3 - 300 KHz
Frequências médias Medium frequencies MF 300 - 3000KHz
Frequências altas high frequencies HF 3 – 30 MHz
Frequências muito altas Very high frequencies VHF 30 – 300 MHz
Frequências ultra altas Ultra high frequencies UHF 300 – 3000 MHz
Frequências super altas Super high frequencies SHF 3 – 30 GHz
Frequências extra altas Extra high frequencies EHF 30 – 300 GHz
Bandas de radiofrequências
As ondas eletromagnéticas ou hertzianas obedecem a certas leis, como as da
reflexão, refração e absorção, que dependem essencialmente da ordem de grandeza do
comprimento da onda.
O alcance das ondas hertzianas resulta de fenómenos bastante complexos. Se nos
elevarmos a 80Km acima da superfície atingiremos a ionosfera. A ionosfera é um
conjunto de camadas ionizadas, isto é, tornadas condutoras, devido à radiação solar.
Deste modo, por exemplo, e após sucessivas reflexões na ionosfera e no solo, é possível
estabelecer comunicação por meio de ondas que efetuem diversas voltas ao globo.
Propagação das frequências elevadas
Neste caso, tanto o solo como a ionosfera constituem condutores quase perfeitos,
produzindo fracas atenuações. Um mesmo sinal pode dar diversas voltas a Terra. Como
ilustra a figura, quase não existe escuta direta. Por outro lado, varia com a estação do
ano e a altura do Sol, o que explica uma melhor sensibilidade noturna pois o ângulo de
reflexão vai-se alterando ao longo do dia. Nesta banda, alguns emissores são obrigados
a mudar diversas vezes de frequência num mesmo dia. Os telemóveis inserem-se nesta
banda de frequências.
38
As ondas curtas não se reflectem na alta atmosfera
39
Anexo 5 - Radiações ionizantes
As radiações alfa são constituídas por partículas com carga positiva, emitidas por
elementos que se encontram na natureza, tais como o urânio e o rádio, e também por
elementos artificiais. A radiação alfa penetra só na superfície da pele. O risco potencial
que as substâncias emissoras alfa apresentam para a saúde deve-se à possibilidade de
serem absorvidas pelo organismo por inalação ou por ingestão de alimentos ou de água.
As radiações beta são constituídas por eletrões. É mais penetrante que a radiação
alfa. Para impedir a sua passagem é suficiente uma folha de alumínio com poucos
milímetros de espessura.
A radiação gama é muito penetrante e atravessa o corpo humano de lado a lado,
mas é quase inteiramente absorvida por um metro de betão. Recorre-se
fundamentalmente a substâncias densas, como o betão e o chumbo, para proteção contra
essa radiação.
Os Raios X constituem o tipo de radiações penetrantes que nos é mais familiar. Os
Raios X foram descobertos pelo físico alemão Wilhelm Roentgen, no final do século
XIX. Batizou-se de “X” porque a sua natureza lhe parecia misteriosa e só depois de
alguns anos se descobriu que eram radiações eletromagnéticas que se geram quando os
eletrões com uma energia suficiente chocam com um alvo metálico.
Os neutrões podem também ser muito penetrantes. É raro serem detetados ao nível
do mar mas encontram-se a maiores altitudes. Há radiação neutrónica no interior dos
reatores nucleares.
40
Anexo 6 - A importância das Radiofrequências no quotidiano
É muito difícil imaginar a nossa vida, hoje em dia, sem os meios de comunicação
que os trabalhos da Marconi permitiram criar. A televisão, a rádio, o telemóvel, a
internet sem fios, os controladores de garagem, os comandos de televisão, de vídeo, de
ar condicionado e tantos outros dispositivos permitem comunicar por ondas
eletromagnéticas.
Na sociedade moderna, as radiações desempenham um papel importante: são
usadas nos hospitais para fins de diagnóstico e tratamento, em numerosas aplicações
industriais, em pesquisas sobre agricultura, em centrais de energia elétrica, em armas e
nas comunicações à distância, entre outras vertentes do quotidiano.
Hoje em dia, já há várias áreas que beneficiam de comunicações móveis e de redes
sem fio. Há, contudo, algumas que são mais propensas a isso.
Os carros recebem dados através de transmissões de áudio digital, através de
ondas rádio. Estes dados podem incluir música, notícias, informações sobre trânsito ou
informações meteorológicas. Para comunicações pessoais, utiliza-se um sistema
universal de comunicações móveis, designado de UMTS (ou também conhecido como
3G), que permite comunicações a velocidades na ordem dos 384 kbit/s. Este sistema
pretende substituir o sistema de comunicações GSM (também conhecido como 2G). Em
áreas remotas, pode-se utilizar comunicação por satélite, por exemplo nos sistemas
GPS. Há alguns carros capazes de utilizar esta tecnologia para notificar a polícia e os
hospitais em caso de um acidente. No futuro, os carros poder-se-ão interligar para
transmitir dados através de uma rede ad-hoc (ligação direta). Isto já é feito por
autocarros, comboios e camiões.
41
As redes sem fio podem também ser utilizadas após uma catástrofe, sendo por
vezes o único meio de comunicação disponível. Apenas redes descentralizadas
(entenda-se redes que não têm uma base definida, o que é o contrário das redes móveis)
poderão sobreviver para transmitir dados importantes.
A nível empresarial, poderá ser importante aceder a dados confidenciais da
empresa, algo que poderá ser complicado pela ausência de uma ligação à internet. Com
ligações sem fio, pode-se garantir conectividade em qualquer lugar, a qualquer
momento. Por exemplo, mesmo em casa é importante ter conectividade sem fio. Os
routers sem fio permitem partilhar a ligação com vários dispositivos, incluindo
telemóveis. Contudo, fora de casa, a cobertura WLAN fornecida por estes aparelhos não
está disponível. Nestes casos, pode-se ligar a uma rede GSM, UMTS ou HSDPA (2G,
3G ou 3.5G) com a ajuda de um telemóvel, que poderá funcionar como modem para o
portátil, ou com a ajuda de uma pen de acesso a internet móvel (essencialmente um
modem sem fio que liga a uma rede móvel mediante o pagamento de uma subscrição).
Há também locais que fornecem pontos de acesso WLAN gratuitos, tais como cafés,
estações de serviço ou mesmo transportes públicos (destacando-se aqui o caso da STCP
que lançou uma rede WLAN gratuita para utilizadores da carreira 205 no passado mês
de Janeiro).
Nalguns casos, pode-se até utilizar as redes sem fio para substituir redes com fio.
Isto é particularmente útil mesmo a nível particular, já que os benefícios de uma rede
sem fio são semelhantes aos de uma rede com fio, e também na montagem de
exposições (poupa-se dinheiro e tempo). É também possível utilizar estas redes para
fornecer conteúdos multimédia (por exemplo, o serviço Music Box da PT
Comunicações requer uma ligação à internet, seja com fio, sem fio ou mesmo através de
um telemóvel para fazer streaming de música).
Destacam-se inúmeros dispositivos com capacidades de comunicar sem fios:
- Sensores: recebem ou emitem ondas rádio que fazem com que uma certa ação
seja desempenhada;
- Controladores integrados: utilizados em ratos, teclados, auriculares sem fio e
televisões.
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- Pagers: permitem receber mensagens curtas através de redes dedicadas. Foram
substituídos pelos telemóveis, graças à evolução do serviço SMS (Short Message
Service, Serviço de Mensagens Curtas).
- Telemóveis: no início apenas permitiam a receção e envio de voz ou de
mensagens curtas. Hoje em dia, têm capacidades para aceder à internet, tirar fotografias
e até transmiti-las para outros dispositivos, com a ajuda da tecnologia Bluetooth,
WLAN ou através das redes móveis (GSM, UMTS ou HSDPA)
- Portáteis: como oferecem capacidades semelhantes às de um computador de
secretária, são muito procurados e úteis para comunicar à distância. Podem comunicar
com vários tipos de redes e as suas capacidades são aumentadas com acessórios USB.
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Anexo 7 - Redes sem fios
A tecnologia de redes ajudou a simplificar a construção de redes, permitindo a
vários utilizadores partilhar recursos em casa ou na empresa sem as dificuldades
associadas às redes com fio, nomeadamente perfurar as paredes ou amarrar cabos
Ethernet ao longo de um edifício de escritórios ou em casa. Esses recursos podem
incluir ligações de banda larga à Internet, impressoras de rede, arquivos de dados e até
transmissão de áudio e vídeo. Este tipo de partilha de recursos tornou-se mais habitual
na medida em que os utilizadores mudaram os seus hábitos de trabalho, substituindo a
utilização autónoma para um trabalho em redes, onde cooperam utilizando sistemas
operacionais diferentes e hardware periférico diferente. Os utilizadores de portáteis têm
a liberdade de utilizar o seu computador em qualquer lugar, sem ter de se preocupar
com a existência de um ponto de rede disponível para aceder à internet ou a uma rede
corporativa. Com esta tecnologia, qualquer quarto de uma casa ou escritório podem ser
ligados em rede, é possível adicionar utilizadores à rede com a simples instalação de
uma placa de rede sem fio. As rede sem fio permitem participar em reuniões em
qualquer espaço, seja um refeitório, corredor, pátio, ou onde quer que surja a inspiração,
disponibilizando em tempo real ligação à rede para utilização profissional, seja para o
envio de e-mail ou trabalhar em folhas de cálculo partilhadas.
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