Radiação electromagnética

Luís Cadillon Costa
Departamento de Física
Universidade de Aveiro
Temas
1.
2.
3.
4.

Antenas.
Modulação.
Diagramas de radiação de antenas.
Microondas.

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
Transmissão com fios?

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
Espectro electromagnético
Ionizantes
Invisível
Invisível
300 GHz
300 MHz

Não ionizantes

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Onde está a rede 50 Hz?
Porquê modular?
• Na transmissão de voz, se os dois sinais
forem enviados ao mesmo tempo pelo canal,
não se distingue a informação na recepção.
Heróis do mar…
Canal transmissão

Gosto de Electromagnetismo!

Os canais de voz ocupam a mesma banda passante (300 Hz a 4 kHz).
Porquê modular?
Colocar os sinais em bandas de frequências
diferentes para então enviá-los!

PORTADORA
Portadora f1

Portadora f2

Canal transmissão
Outra razão para modular!
Rendimento máximo para h=λ/4

λ=c/f
f=1 GHz, λ=30 cm
f=100 MHz, λ=3 m
f=10 kHz, λ=30 km
f=10 Hz, λ=30000 km

Necessidade de modular os sinais de
baixa frequência como os de áudio!
Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
Modulação AM e FM
AM

FM

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Ruído?
Emissor/Receptor
Emissor:
MODULAÇÃO
RF

Baixa frequência (áudio)

Receptor:
Baixa frequência (áudio)

RF
DESMODULAÇÃO

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
Modulação AM

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
Modulação AM
Y
ωa

ωc
ωc-ωa

ωc+ωa

ω
Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
Desmodulação AM

• Retirar portadora
• Multiplicar por sen (ωct)

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
Desmodulação AM

Filtro PB
ωa

2ωc

ω
Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
Modulação/Desmodulação

X

X

Gafanha da Nazaré,
27/11/2013

PB
Bandas de frequência
• AM : 535 kHz - 1.7 MHz
• FM: 88 MHz - 110 MHz
portas

Radar
telemóvel

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

microondas
Diagramas de radiação

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
Diagrama de radiação
δ=
condutor

1

πσ f

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Al
2.45 GHz, 1 µm
Aplicações 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

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
1º forno, 1947/1956
Radarange
300 kg
3000 dólares

Gafanha da Nazaré,
27/11/2013
O forno
1
δ=
πσ f

Reflecte

Espalh. Guia Magnetrão

Cavidade

Rede

condutividade
Prato rotativo

Como deve ser a porta?

Porta

Absorve

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
Algumas datas
Comida enlatada, 1810
Patente do telegrafo, Morse, 1838
Papel higiénico, 1857
Descoberta das ondas de rádio, Hertz, 1887
1ª transmissão rádio, Lee Forest, 1906
Pedido SOS do Titanic, 14/4/1912
PIM-Rádio, Lisboa, 1924
1ª descida em paraquedas, 1924

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
Algumas datas
Descoberta da Penicilina, 1929
Invenção do Bikini, 1946
Forno de microondas, 1946
Invenção do transistor, 1947
Lego, 1955
Boeing 747, 1970
GPS, militares USA, 1978
Telefone móvel, 1979

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013
A equipa vencedora
Oersted
Ampère
Maxwell
Faraday

Gafanha da Nazaré, 27/11/2013

Esc ciencia nov2013