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1 PROE 2º Semestre 06/07 OBJECTIVO DA DISCIPLINA PROGRAMA PÁGINAS DA
Aplicações dos conceitos fundamentais do electro- magnetismo às telecomunicações. OBJECTIVO DA DISCIPLINA Conceitos Fundamentais I; Radiação; Propagação Guiada: Linhas de transmissão; Guias metálicos; Fibras Ópticas PROGRAMA PÁGINAS DA DISCIPLINA Maria Emília Manso – Profª. Responsável (aulas teóricas) Maria João Martins; António Costa; Maria Hermínia Marçal António Topa CORPO DOCENTE PROE 2S0607 Aula
2 ELEMENTOS DE ESTUDO BIBLIOGRAFIA
Propagação e Radiação de Ondas Electromagnéticas (PROE) - Sebenta - AEIST, IST Introdução às Fibras Ópticas – A. Brinca, AEIST Problemas das aulas práticas de PROE - Problemas - AEIST, IST Field and Wave Electromagnetics, D. Cheng, Wesley - Biblioteca DEEC Optical Fiber Communication, G. Keiser, McGraw-Hill - Biblioteca DEEC PROE, 1. Ondas e Meios Materiais, Abreu Faro, Técnica - AEIST PROE, 2. Radiação, Abreu Faro, Técnica - AEIST PROE, 3. Propagação Guiada, Abreu Faro, Técnica - AEIST BIBLIOGRAFIA PROE 2S0607 Aula
3 Outros Elementos de Estudo
Carta de Smith Utilização de um monopolo eléctrico de Hertz ( 60 kHz) Introdução às fibras ópticas O espectro electromagnético Fundamentos de Electromagnetismo Cursos na Web relacionados com a disciplina Uma Introdução à Compatibilidade Electromagnética Comunicações por Fibra Óptica OUTROS ELEMENTOS VISUALIZAÇÕES PEQUENOS VIDEOS PROE 2S0607 Aula
4 Programa Conceitos Fundamentais Radiação Propagação Guiada
Linhas de Transmissão Guias metálicos Fibras Ópticas PROE 2S0607 Aula
5 Sistema de Radiodifusão de Televisão
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7 História Ondas sonoras (voz). Comunicação à distância  tambores e ondas de luz visível (sinais de fogo, espelhos reflectores e bandeiras). Espectro electromagnético fora da região do visível só começou a ser utilizado fim século XIX. Hertz (1887) construiu sistema de transmissão de ondas de rádio. Verificou experimentalmente ondas electromagnéticas, previstas ~20 anos antes por Maxwell. Marconi: primeira transmissão em 1895, desenvolveu o rádio do ponto de vista comercial e patenteou primeiro sistema de telegrafia sem fios. Pouco antes da segunda guerra mundial surgiram os klistrões e os magnetrões, capazes de gerar frequências até 1 GHz, e os primeiros guias de onda. Primeiras experiências de transmissão de OE através de guias de onda (1935), foram mal sucedidas. Em 1936, uma vez estabelecida a teoria, foi feita com sucesso a primeira transmissão de OE com guias de onda. Desenvolvimento de geradores e guias de onda fundamental para utilização micro-ondas, em comunicações e radares. PROE 2S0607 Aula
8 História (cont.) Mais tarde estruturas planares (stripline, microstrip, slotline, guias coplanares) mais compactas, de custo inferior e capazes de integrar dispositivos activos como díodos e transistores. Cabos coaxiais também usados actualmente na transmissão de sinais até ao domínio das micro-ondas. Vantagem: banda larga. Desvantagem: difíceis de integrar em circuitos complexos. Fibras ópticas surgiram no final dos anos 70. Sistemas de comunicação ópticos de baixas perdas e baixa dispersão, com larguras de banda muito superiores às dos cabos coaxiais ou das estruturas de ondas milimétricas. Frequências dos sistemas de comunicação têm vindo a aumentar, devido essencialmente às enormes larguras de banda disponíveis nas frequências mais elevadas. Comunicação com ligações fixas utilizada durante largos anos. Serviços telefónicos ligações terrestres fixas (anos 40), comunicação intercontinental ligações via satélite (anos 70). As comunicações celulares móveis constituem actualmente um vasto campo de investigação e desenvolvimento tecnológico. PROE 2S0607 Aula
9 Propagação em espaço livre
Propagação guiada Baixas frequências e distâncias curtas. Imune a interferências. Distâncias maiores e frequências mais elevadas atenuação considerável e custos elevados. Excepção: fibra óptica, transmissão a grandes distâncias com muito baixas perdas. Propagação em espaço livre Perdas mais elevadas, única opção em muitos casos. Ex. em barcos, a bordo de aviões e satélites, em veículos, em rádio difusão, nos rádios da polícia, bombeiros, nas comunicações pessoais (telefones móveis, "pagers"). Propagação guiada /Propagação em espaço livre Hoje micro-ondas e fibras ópticas: ligações telefónicas de longa distância e chamadas internacionais via-satélite. Televisão também com sist. comunicação baseados em satélites. Segurança Propagação guiada intrinsecamente mais segura mas a propagação em espaço livre com comunicação digital (com códigos) pode atingir níveis equivalentes de segurança. Fiabilidade Sinais em espaço livre afectados pelas condições de propagação (obstáculos, ionosfera, condições atmosféricas adversas, interferências com outros sinais electromagnéticos). Propagação guiada afectada por danificação acidental das estruturas de transmissão, provocada por trabalhos de construção, tremores de Terra, etc...) Custos Propagação guiada (em geral) custos superiores e descida de preço de equipamento com antenas. Esta situação tende a favorecer os sistemas de propagação em espaço livre. Na prática escolha ditada essencialmente pelo tipo de aplicação. PROE 2S0607 Aula
10 Fig. 4 - Linhas de força do campo eléctrico associadas a um dipolo
Antenas Desempenham papel fundamental: convertem ondas electromagnéticas guiadas em ondas de espaço livre. Fig. 4 - Linhas de força do campo eléctrico associadas a um dipolo PROE 2S0607 Aula
11 Fig. 5 - Vários tipos de Antenas
GMS (telemóveis) Agregados Yagi Antena Parabólicas (Microondas) Monopolos (Serviços radiomóvel) Repetidores Estações móveis Corneta Parabólica Fig. 5 - Vários tipos de Antenas PROE 2S0607 Aula
12 Propagação guiada Cabos coaxiais - até ao domínio das micro-ondas.
Guias de onda em microondas. Poder transportar potências elevadas (ex. radares). Largura de banda limitada, dimensões apreciáveis, dispendiosos. Cabos coaxiais banda larga, difícil fazer circuitos complexos de micro-ondas. Estruturas planares: stripline, microstrip, slotline, finline, guias coplanares. Compactas, baixo custo, podem incluir componentes activos como díodos ou transistores. Tendência dos circuitos de micro-ondas, integrar as estruturas de transmissão, os componentes activos, e outros componentes num único substracto de semicondutor, formando um circuito monolítico de micro-ondas integrado (MMIC). Fibras Ópticas, capazes de transportar grandes quantidades de informação usando ondas luminosas, devido à enorme largura de banda. Luz emitida no infravermelho (invisível) com 0: 1.31 m ou m. Transmissão sinais de audio, televisão ou dados de computador com modulação analógica (variando a intensidade do feixe de luz) ou digital (opera-se em modo on-off). Sistema de fibra óptica pode transmitir tipicamente 27 gigabits por segundo. Sistemas de fibra óptica, também em muito pequenas distâncias Ex: nos computadores, transporte de sinais entre placas de circuitos. PROE 2S0607 Aula
13 Avaliação PROE 2S 06/07 PROE 2S0607 Aula0-280207
Há dois sistemas de avaliação: 1. Testes + Avaliação Contínua 2. Exame Final (1ª e 2ª épocas) + Avaliação Contínua. Avaliação Contínua No início de cada aula prática são sorteados quatro grupos para: a) (2 grupos) apresentarem e discutirem a resolução do(s) problema(s) previamente agendado(s). b) (2 grupos) apresentarem até às 9 horas do dia seguinte à aula, na caixa do correio da secção de PROE, a resolução de um problema da nova colecção (em impresso próprio, ver anexo). Durante o semestre, cada grupo de alunos terá duas intervenções do tipo a) e duas intervenções do tipo b). Cada tipo de avaliação incidirá sobre áreas distintas do programa da disciplina e terá uma classificação percentual (0 a 100%) de Pa e Pb, respectivamente. A avaliação do tipo a) é individual e a do tipo b) em grupo. A classificação final da avaliação contínua (AC) é obtida a partir das notas parciais Pa, Pb (e ), através da seguinte fórmula: Testes São realizados quatro testes ao longo do semestre, após ter sido dada nas aulas teóricas e práticas a respectiva matéria, com excepção do 4º Teste que será realizado na data do 1º Exame. Os testes incluem os seguintes temas: Teste 1: Conceitos Fundamentais e Radiação Teste 2: Linhas de Transmissão Teste 3: Guias de onda metálicos Teste 4: Fibras Ópticas A classificação final dos testes T é obtida através da seguinte fórmula: PROE 2S0607 Aula
14 Dois sistemas de avaliação
Avaliação PROE 2S 06/07 Exames São realizados dois exames finais nas 1ª e 2ª épocas, respectivamente, sendo a classificação final do exame (E) a melhor nota obtida nos dois exames, de acordo com: Classificação Final Testes + Avaliação Contínua Exame Final (1ª e 2ª épocas) + Avaliação Contínua Dois sistemas de avaliação Os dois sistemas de avaliação decorrem em paralelo, podendo os alunos que tenham realizado os testes vir a optar pela avaliação por Exame Final (1ª e/ou 2ª épocas). Nota mínima: A nota mínima dos testes (T) e Exame (E) é de 7.5 valores. PROE 2S0607 Aula
15 Avaliação PROE 2S 06/07 Validade da nota de Avaliação Contínua
2 semestres seguintes. Provas orais obrigatórias quando: a) a nota de avaliação é superior a 17 valores; b) o corpo docente não se considera suficientemente esclarecido para atribuir a classificação. Funcionamento das aulas práticas As aulas práticas estruturam-se em grupos de 3 (ou 2) alunos, com um máximo de 12 grupos por turma. De modo a optimizar o funcionamento das aulas práticas e implementar o sistema de avaliação contínua, a inscrição nas aulas práticas é obrigatória e vinculativa. As inscrições realizam-se no Fénix a partir das 16H A primeira aula prática não tem avaliação. Caso haja intervenção voluntária dos alunos na primeira aula, esta não é classificada. PROE 2S0607 Aula