PROE 1º Semestre 08/09

1. PROE 1º Semestre 08/09 OBJECTIVO DA DISCIPLINA Do electromagnetismo à engenharia das telecomunicações. PROGRAMA Conceitos Fundamentais Linhas de transmissão Radiação Guias metálicos e Fibras Ópticas PÁGINAS DA DISCIPLINA http://fenix.ist.utl.pt http://alfa.ist.utl.pt/~proer CORPO DOCENTE • Maria Emília Manso – Profª. Responsável (aulas teóricas) • Mª João MArtins; Maria Hermínia Marçal Aula 0 - 17 Set 08

2. AULAS PRÁTICAS INÍCIO 22 de Setembro de 2008 INSCRIÇÃO FUNCIONAMENTO 4 Turmas  práticas organizadas em grupos de 2 alunos. Inscrições no FENIX a partir de 17 de Setembro. Dois grupos por aula expõem o problema agendado. A inscrição numa aula é vinculativa para efeitos de avaliação e confere prioridade na frequência das respectivas aulas práticas. Aula 0 - 17 Set 08

3. Sistema de Radiodifusão de Televisão Aula 0 - 17 Set 08

4. Espectro electromagnético É um recurso básico dos sistemas de comunicação.

5. 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. Aula 0 - 17 Set 08

6. 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. Aula 0 - 17 Set 08

7. 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 1S0708 Aula1-110907 Aula 0 - 17 Set 08

8. Antenas GMS (telemóveis) Agregados Yagi Monopolos (Serviços radiomóvel) Antena Yagi Antenas Parabólicas (Microondas) Repetidores Estações móveis Corneta Parabólica Aula 0 - 17 Set 08

9. 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. • Luzemitida no infravermelho (invisível) com 0: 1.31 m ou 1.55 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. Aula 0 - 17 Set 08

10. Sistema de Unidades • Sistema MKSA [Metro Kilograma Segundo Ampere] • Metro, referenciado ao segundo e à velocidade da luz no vácuo • Quilograma, massa de uma barra padrão feita de uma liga de Platina/Irídio (Sévres, Paris) • Segundo, 9.192.631.770 períodos da radiação electromagnética emitida numa transição de um átomo de Césio • Ampére, corrente constante que, percorrendo dois condutores (comprimento infinito afastados de 1m no vácuo), produziria entre os condutores uma força de 2 x 10 Newton por cada metro de condutor. • Sistema MKSA racionalizado Aula 0 - 17 Set 08

11. (Z) Zs V0(t) ~ y l 0 Linhas de Transmissão Circuitos de Alta Frequência Aula 0 - 17 Set 08

12. 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 Aula 0 - 17 Set 08

13. Aula 0 - 17 Set 08

14. LP17,16 (perfil constante) FIBRAS ÓPTICAS LP28,5 (perfil variável)

15. 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 ELEMENTOS DE ESTUDO Aula 0 - 17 Set 08

16. 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 Outros Elementos de Estudo VISUALIZAÇÕES PEQUENOS VIDEOS Aula 0 - 17 Set 08 PROE 1S0708 Aula1-110907

17. Avaliação • Há 2 sistemas de avaliação: • a) • 2 Testes • Avaliação Contínua • 1 Exame Final de recurso • b) • Exame Final • Avaliação Contínua • Exame Final de recurso • Os alunos podem optar, em qualquer altura, por um dos 2 sistemas de avaliação • a) ou b).

18. PROE - Avaliação 1º Semestre 0708 Total alunos inscritos 137 Alunos avaliados 100 Testes 94 alunos Desistências 0 Aprovados 72 Exame 35 alunos Desistências 10 Aprovados 8 Aula 0 - 17 Set 08

19. Avaliação Contínua • Baseia-se em problemas resolvidos em casa e na aula. • a) Problemas apresentados/resolvidos na aula • Em cada aula prática, dois grupos de alunos (de 2 alunos), sorteados na aula anterior, são convidados a apresentar os problemas previamente agendados para a aula. • b) Problemas resolvidos em casa • Dois grupos de alunos (de 2 alunos), sorteados na aula anterior, entregam na aula os problemas previamente agendados para resolver em casa. • Cotação da avaliação contínua: (a)1 valor; (b) 1 valor • Cada aluno é avaliado em cada semestre: 2 vezes (a) + 2 vezes (b). • A nota da avaliação contínua é válida nos 2 semestres seguintes. Aula 0 - 17 Set 08

20. Testes • Os testes cobrem os seguintes temas: • Teste 1: • Conceitos Fundamentais I • Radiação e Linhas de Transmissão; • Teste 2: • Conceitos Fundamentais II • Guias de Onda Metálicos e Fibras Ópticas • Cotação : • Teste 1: 9 valores; • Teste 2: 9 valores • Duração de cada teste: 2 horas

21. Exames Os exames são com consulta exclusiva de formulário, previamente disponível no sistema FENIX. Cotação de cada exame: 18 valores Duração de cada exame: 3 horas Provas orais São obrigatórias, quando a nota de avaliação for superior a 17 valores ou o corpo docente não se encontrar suficientemente esclarecido em relação à classificação do aluno. Inscrições Os Testes e os Exames têm inscrição prévia obrigatória. Calendário de avaliação (sujeito a confirmação) 1º Teste – 14 de Novembro 2º Teste /1º Exame – 23 de Janeiro Exame de Recurso– 12 de Fevereiro