esc ciencia nov2013

Radiação electromagnética

Luís Cadillon CostaLuís Cadillon CostaDepartamento de FísicaDepartamento de FísicaUniversidade de AveiroUniversidade de Aveiro

TemasTemas

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

1. Antenas.2. Modulação.3. Diagramas de radiação de antenas.4. Microondas.

Transmissão com fios?Transmissão com fios?

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Espectro electromagnéticoEspectro electromagnético

Invisível

Invisível

Ionizantes

Não ionizantes300 MHz

300 GHz

Onde está a rede 50 Hz?Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

• Na transmissão de voz, se os dois sinais forem enviados ao mesmo tempo pelo canal, não se distingue a informação na recepção.

Porquê modular?Porquê modular?

Os canais de voz ocupam a mesma banda passante (300 Hz a 4 kHz).

Heróis do mar…

Gosto de Electromagnetismo!

Canal transmissão

Porquê modular?Porquê modular?

Colocar os sinais em bandas de frequências diferentes para então enviá-los!

PORTADORA

Portadora f1

Portadora f2

Canal transmissão

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Outra razão para modular!Outra razão para modular!

Rendimento máximo para h=λ/4

f=1 GHz, λ=30 cmf=100 MHz, λ=3 mf=10 kHz, λ=30 km

f=10 Hz, λ=30000 km

λ=c/f

Necessidade de modular os sinais debaixa frequência como os de áudio!

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Modulação AM e FMModulação AM e FM

AM FM

Ruído?

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Emissor/ReceptorEmissor/Receptor

Emissor:

Baixa frequência (áudio) RF

MODULAÇÃO

Receptor:

RF Baixa frequência (áudio)

DESMODULAÇÃO

Modulação AMModulação AM

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Modulação AMModulação AM

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

ω

Y

ωa

ωc

ωc+ωaωc-ωa

Desmodulação AMDesmodulação AM

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

• Retirar portadora• Multiplicar por sen (ωct)

Desmodulação AMDesmodulação AM

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

ω

ωa

2ωcFiltro PB

Modulação/DesmodulaçãoModulação/Desmodulação

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

X X PB

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Bandas de frequênciaBandas de frequência

• AM : 535 kHz - 1.7 MHz• FM: 88 MHz - 110 MHz

portastelemóvel

Radar microondas

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Diagramas de radiaçãoDiagramas de radiação

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Diagrama de radiaçãoDiagrama de radiação

fσπδ 1=

condutor

2.45 GHz, 1 µm

Al

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Aplicações de microondasAplicações de microondas

• Radar, 0.4 GHz<f<9 GHz, P~1 MW, (Spencer, 1946)

• Fornos, f=2.45 GHz, P ~1 kW• Transmissão sinais TV, rádio, etc.• Telemóveis, f=0.9 e 1.8 GHz, P~1 W

1º forno, 1947/19561º forno, 1947/1956

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Radarange300 kg3000 dólares

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

O fornoO forno

fπσδ 1=

condutividade

Cavidade

Espalh. Guia Magnetrão

Prato rotativo Porta

Como deve ser a porta?

Rede

Absorve

Reflecte

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Algumas datasAlgumas datas

Comida enlatada, 1810Patente do telegrafo, Morse, 1838Papel higiénico, 1857Descoberta das ondas de rádio, Hertz, 18871ª transmissão rádio, Lee Forest, 1906Pedido SOS do Titanic, 14/4/1912PIM-Rádio, Lisboa, 19241ª descida em paraquedas, 1924

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Algumas datasAlgumas datas

Descoberta da Penicilina, 1929Invenção do Bikini, 1946Forno de microondas, 1946Invenção do transistor, 1947Lego, 1955Boeing 747, 1970GPS, militares USA, 1978Telefone móvel, 1979

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

A equipa vencedoraA equipa vencedora

OerstedAmpèreMaxwellFaraday