Transmissor - Transmitter
Em eletrônica e telecomunicações, um transmissor de rádio ou simplesmente transmissor é um dispositivo eletrônico que produz ondas de rádio com uma antena . O próprio transmissor gera uma corrente alternada de radiofrequência , que é aplicada à antena . Quando excitada por esta corrente alternada, a antena irradia ondas de rádio.
Os transmissores são componentes necessários de todos os dispositivos eletrônicos que se comunicam por rádio , como estações de transmissão de rádio e televisão , telefones celulares , walkie-talkies , redes de computadores sem fio , dispositivos habilitados para Bluetooth , abridores de portas de garagem , rádios bidirecionais em aeronaves, navios, espaçonaves, conjuntos de radar e faróis de navegação. O termo transmissor geralmente se limita a equipamentos que geram ondas de rádio para fins de comunicação ; ou radiolocalização , como radar e transmissores de navegação. Os geradores de ondas de rádio para fins industriais ou de aquecimento, como fornos de micro-ondas ou equipamentos de diatermia , geralmente não são chamados de transmissores, embora muitas vezes tenham circuitos semelhantes.
O termo é popularmente usado mais especificamente para se referir a um transmissor de transmissão , um transmissor usado em transmissão , como em transmissor de rádio FM ou transmissor de televisão . Esse uso normalmente inclui o transmissor adequado, a antena e, muitas vezes, o prédio em que está alojado.
Descrição
Um transmissor pode ser uma peça separada de equipamento eletrônico ou um circuito elétrico dentro de outro dispositivo eletrônico. Um transmissor e um receptor combinados em uma unidade são chamados de transceptor . O termo transmissor é freqüentemente abreviado como "XMTR" ou "TX" em documentos técnicos. O objetivo da maioria dos transmissores é a comunicação de informações por rádio à distância. As informações são fornecidas ao transmissor na forma de um sinal eletrônico, como um sinal de áudio (som) de um microfone, um sinal de vídeo (TV) de uma câmera de vídeo ou em dispositivos de rede sem fio , um sinal digital de um computador . O transmissor combina o sinal de informação a ser transportado com o sinal de radiofrequência que gera as ondas de rádio, que é chamado de sinal portador . Este processo é denominado modulação . As informações podem ser adicionadas à portadora de diversas maneiras, em diferentes tipos de transmissores. Em um transmissor de modulação de amplitude (AM), a informação é adicionada ao sinal de rádio variando sua amplitude . Em um transmissor de modulação de frequência (FM), ele é adicionado variando ligeiramente a frequência do sinal de rádio . Muitos outros tipos de modulação também são usados ...
O sinal de rádio do transmissor é aplicado à antena , que irradia a energia como ondas de rádio. A antena pode ser colocada dentro da caixa ou fixada na parte externa do transmissor, como em dispositivos portáteis como telefones celulares, walkie-talkies e abridores de portas de garagem . Em transmissores mais potentes, a antena pode estar localizada no topo de um prédio ou em uma torre separada e conectada ao transmissor por uma linha de alimentação , que é uma linha de transmissão .
Operação
As ondas eletromagnéticas são irradiadas por cargas elétricas quando são aceleradas . As ondas de rádio , ondas eletromagnéticas de radiofrequência , são geradas por correntes elétricas que variam no tempo , consistindo em elétrons fluindo através de um condutor de metal chamado antena, que mudam sua velocidade e, portanto, aceleram. Uma corrente alternada fluindo para frente e para trás em uma antena criará um campo magnético oscilante ao redor do condutor. A tensão alternada também carregará as extremidades do condutor alternadamente positivas e negativas, criando um campo elétrico oscilante ao redor do condutor. Se a frequência das oscilações for alta o suficiente, na faixa de frequência de rádio acima de cerca de 20 kHz, os campos elétricos e magnéticos acoplados oscilantes se irradiarão da antena para o espaço como uma onda eletromagnética, uma onda de rádio.
Um transmissor de rádio é um circuito eletrônico que transforma a energia elétrica de uma fonte de energia, uma bateria ou rede elétrica, em uma corrente alternada de radiofrequência para ser aplicada à antena, e a antena irradia a energia dessa corrente como ondas de rádio. O transmissor também imprime informações como um sinal de áudio ou vídeo na corrente de freqüência de rádio a ser transportada pelas ondas de rádio. Quando atingem a antena de um receptor de rádio , as ondas estimulam correntes de radiofrequência semelhantes (mas menos potentes) nela. O receptor de rádio extrai as informações das ondas recebidas.
Componentes
Um transmissor de rádio prático consiste principalmente nas seguintes partes:
- Em transmissores de alta potência, um circuito de fonte de alimentação para transformar a energia elétrica de entrada para as tensões mais altas necessárias para produzir a saída de energia necessária.
- Um circuito oscilador eletrônico para gerar o sinal de radiofrequência . Isso geralmente gera uma onda senoidal de amplitude constante chamada de onda portadora , porque gera as ondas de rádio que "transportam" a informação através do espaço. Na maioria dos transmissores modernos, este é um oscilador de cristal no qual a frequência é controlada com precisão pelas vibrações de um cristal de quartzo . A frequência da onda portadora é considerada a frequência do transmissor.
- Um circuito modulador para adicionar a informação a ser transmitida à onda portadora produzida pelo oscilador . Isso é feito variando algum aspecto da onda portadora. A informação é fornecida ao transmissor como um sinal eletrônico denominado sinal de modulação . O sinal de modulação pode ser um sinal de áudio , que representa som , um sinal de vídeo que representa imagens em movimento, ou para dados na forma de um sinal digital binário que representa uma sequência de bits , um fluxo de bits . Diferentes tipos de transmissores usam diferentes métodos de modulação para transmitir informações:
- Em um transmissor AM ( modulação de amplitude ), a amplitude (força) da onda portadora varia em proporção ao sinal de modulação.
- Em um transmissor FM ( modulação de frequência ), a frequência da portadora varia de acordo com o sinal de modulação.
- Em um transmissor FSK (chaveamento de frequência ), que transmite dados digitais, a frequência da portadora é deslocada entre duas frequências que representam os dois dígitos binários , 0 e 1.
- OFDM ( multiplexação por divisão ortogonal de frequência ) é uma família de métodos complicados de modulação digital amplamente usados em sistemas de alta largura de banda, como redes Wi-Fi , telefones celulares , transmissão de televisão digital e
- Muitos outros tipos de modulação também são usados. Em grandes transmissores, o oscilador e o modulador juntos costumam ser chamados de excitador .
- Um amplificador de radiofrequência (RF) para aumentar a potência do sinal, para aumentar o alcance das ondas de rádio.
- Um circuito de combinação de impedância ( sintonizador de antena ) para combinar a impedância do transmissor com a impedância da antena (ou a linha de transmissão para a antena), para transferir energia de forma eficiente para a antena. Se essas impedâncias não forem iguais, isso causa uma condição chamada ondas estacionárias , na qual a energia é refletida de volta da antena em direção ao transmissor, desperdiçando energia e às vezes superaquecendo o transmissor.
Em transmissores de frequência mais alta, na faixa de UHF e microondas , os osciladores de funcionamento livre são instáveis na frequência de saída. Projetos mais antigos usavam um oscilador em uma frequência mais baixa, que era multiplicado por multiplicadores de frequência para obter um sinal na frequência desejada. Projetos modernos mais comumente usam um oscilador na frequência de operação que é estabilizado por bloqueio de fase para uma referência de frequência inferior muito estável, geralmente um oscilador de cristal.
Regulamento
Dois transmissores de rádio na mesma área que tentam transmitir na mesma frequência interferem um com o outro, causando uma recepção distorcida, de forma que nenhuma transmissão pode ser recebida com clareza. A interferência com as transmissões de rádio pode não apenas ter um grande custo econômico, mas pode ser fatal (por exemplo, no caso de interferência com comunicações de emergência ou controle de tráfego aéreo ).
Por esse motivo, na maioria dos países, o uso de transmissores é estritamente controlado por lei. Os transmissores devem ser licenciados por governos, sob uma variedade de classes de licença dependendo do uso, como transmissão , rádio marítimo , banda aérea , amador e são restritos a certas frequências e níveis de potência. Um órgão denominado International Telecommunication Union (ITU) aloca as bandas de frequência do espectro de rádio para várias classes de usuários. Em algumas classes, cada transmissor recebe um indicativo de chamada exclusivo que consiste em uma sequência de letras e números que deve ser usado como um identificador nas transmissões. O operador do transmissor geralmente deve possuir uma licença governamental, como uma licença geral de operador de radiotelefonia , que é obtida por meio da aprovação em um teste que demonstra conhecimento técnico e legal adequado da operação segura do rádio.
Excepções aos regulamentos acima permitem o uso sem licença de baixa potência transmissores de curto alcance em produtos de consumo, tais como telefones celulares , telefones sem fio , microfones sem fio , walkie-talkies , Wi-Fi e Bluetooth dispositivos, abridores de portas de garagem , e os monitores do bebê . Nos EUA, eles se enquadram na Parte 15 dos regulamentos da Federal Communications Commission (FCC). Embora possam ser operados sem licença, esses dispositivos geralmente ainda devem ser homologados antes da venda.
História
Os primeiros transmissores de rádio primitivos (chamados de transmissores de abertura de faísca ) foram construídos pelo físico alemão Heinrich Hertz em 1887 durante suas investigações pioneiras sobre ondas de rádio. Essas ondas de rádio geradas por uma faísca de alta voltagem entre dois condutores. A partir de 1895, Guglielmo Marconi desenvolveu os primeiros sistemas de comunicação de rádio práticos usando esses transmissores, e o rádio começou a ser usado comercialmente por volta de 1900. Os transmissores de faísca não podiam transmitir áudio (som) e, em vez disso, transmitiam informações por radiotelegrafia , o operador pressionava uma tecla do telégrafo que ligava e desligava o transmissor para produzir pulsos de ondas de rádio soletrando mensagens de texto em código Morse . No receptor, esses pulsos eram audíveis como "bipes" no alto-falante do receptor e traduzidos de volta para texto por um operador que conhecia o código Morse. Esses transmissores de centelha foram usados durante as três primeiras décadas do rádio (1887-1917), chamada de telegrafia sem fio ou era da "centelha". Como geravam ondas amortecidas , os transmissores de faísca eram eletricamente "barulhentos". Sua energia foi espalhada por uma ampla faixa de frequências , criando ruído de rádio que interferiu com outros transmissores. Emissões de ondas amortecidas foram proibidas pela lei internacional em 1934.
Duas tecnologias de transmissor concorrentes de curta duração entraram em uso após a virada do século, que foram os primeiros transmissores de onda contínua : o conversor de arco ( arco de Poulsen ) em 1904 e o alternador Alexanderson por volta de 1910, que foram usados na década de 1920.
Todas essas tecnologias iniciais foram substituídas por transmissores de tubo de vácuo na década de 1920, que usavam o oscilador de feedback inventado por Edwin Armstrong e Alexander Meissner por volta de 1912, baseado no tubo de vácuo Audion ( triodo ) inventado por Lee De Forest em 1906. Os transmissores de tubo de vácuo eram ondas contínuas produzidas e baratas e poderiam ser facilmente moduladas para transmitir áudio (som) usando a modulação de amplitude (AM). Isso tornou possível a transmissão de rádio AM , que começou por volta de 1920. A transmissão prática de modulação de frequência (FM) foi inventada por Edwin Armstrong em 1933, que mostrou ser menos vulnerável a ruído e estática do que AM. A primeira estação de rádio FM foi licenciada em 1937. A transmissão experimental da televisão vinha sendo conduzida por estações de rádio desde o final da década de 1920, mas a transmissão prática da televisão só começou no final da década de 1930. O desenvolvimento do radar durante a Segunda Guerra Mundial motivou a evolução dos transmissores de alta frequência nas faixas de UHF e microondas , usando novos dispositivos ativos como magnetron , clístron e tubo de ondas viajantes .
A invenção do transistor permitiu o desenvolvimento, na década de 1960, de pequenos transmissores portáteis, como microfones sem fio , abridores de portas de garagem e walkie-talkies . O desenvolvimento do circuito integrado (IC) na década de 1970 possibilitou a atual proliferação de dispositivos sem fio , como telefones celulares e redes Wi-Fi , em que transmissores e receptores digitais integrados ( modems sem fio ) em dispositivos portáteis operam automaticamente, no fundo, para trocar dados com redes sem fio .
A necessidade de conservar a largura de banda no espectro de rádio cada vez mais congestionado está impulsionando o desenvolvimento de novos tipos de transmissores, como espalhamento de espectro , sistemas de rádio troncalizados e rádio cognitivo . Uma tendência relacionada tem sido uma transição contínua dos métodos de transmissão de rádio analógico para digital . A modulação digital pode ter maior eficiência espectral do que a modulação analógica ; ou seja, muitas vezes pode transmitir mais informações ( taxa de dados ) em uma determinada largura de banda do que analógico, usando algoritmos de compressão de dados . Outras vantagens da transmissão digital são o aumento da imunidade a ruído e maior flexibilidade e poder de processamento dos circuitos integrados de processamento de sinal digital .
Guglielmo Marconi 's emissor de faísca , com o qual se apresentou as primeiras experiências na prática Morse código radiotelegraphy comunicação em 1895-1897
Transmissor de radiotelegrafia de centelha de alta potência na Austrália por volta de 1910.
Transmissor de arco Poulsen da Marinha dos EUA de 1 MW que gerou ondas contínuas usando um arco elétrico em um campo magnético, uma tecnologia usada por um breve período de 1903 até os tubos de vácuo assumirem nos anos 20
Um alternador Alexanderson , uma enorme máquina rotativa usada como um transmissor de rádio em frequência muito baixa de cerca de 1910 até a 2ª Guerra Mundial
Um dos primeiros transmissores de rádio AM de tubo de vácuo , construído por Lee De Forest em 1914. O primeiro tubo Audion ( triodo ) é visível à direita.
O primeiro transmissor de transmissão FM experimental W2XDG da Armstrong, no Empire State Building , na cidade de Nova York, usado para testes secretos de 1934–1935. Ele transmitiu em 41 MHz a uma potência de 2 kW.
Conjunto do transmissor de um radar de controle de tráfego aéreo de 20 kW, 9,375 GHz , 1947. O tubo magnetron montado entre dois ímãs (direita) produz microondas que passam da abertura (esquerda) para um guia de ondas que as conduz à antena parabólica.
Veja também
- Lista de sites de transmissão
- Design de transmissor de rádio
- Repetidor
- Estação transmissora
- Transposer
- Transmissor de televisão
- Transmissores de fibra ótica
Referências
links externos
- União Internacional de Telecomunicações
- Página de tecnologia de rádio e transmissão de Jim Hawkins
- Site técnico do transmissor WCOV-TV
- Principais transmissores de televisão do Reino Unido, incluindo mudança de informações de grupo, consulte a seção Planejamento do transmissor.
- Detalhes dos transmissores de televisão digital do Reino Unido