Os 7 blocos fundamentais de um sistema de comunicação e conceitos de funcionamento

Aqui é o começo de um sistema de comunicação. É importante dominar esses 7 blocos para conseguir avançar no estudo desse sistema.

Estamos cercados por antenas, mesmo que elas não sejam visíveis, como acontece dentro do seu celular. Os sinais eletromagnéticos vão e vem, passando por nós sem que possamos ver.

Quantos se perguntam como chega a mensagem do whatsapp que a maioria tanto gosta de usar? E quando ela é enviada, o que acontece?

Você tem um receptor de TV digital? O que ele faz, já parou para pensar?

As respostas para essas perguntas começarão a ser respondidas aqui nesse artigo. Então anime-se e continue firme até o final. Você vai começar a aprender sobre os seguintes elementos de um sistema de comunicação:

  • Fonte
  • Transdutor de entrada
  • Transmissor
  • Canal + Distorção e ruído
  • Receptor
  • Transdutor de saída
  • Destinatário

Parece interessante? Então o que acha de compartilhar esse conteúdo para despertar nos seus colegas o interesse por essa área tão fascinante?! Clique nos links seguintes:

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Sistema de comunicação-blocos
Os 7 blocos básicos de um sistema de comunicação + o bloco de ruído e distorção.

Conceitos de sinais e sistema de comunicação

Sistema de comunicação-transmissão

Sistema

É uma entidade que processa um conjunto de sinais, na entrada, para produzir um outro conjunto de sinais, na saída. Pode ser implementado por hardware ou software.

Entidade é o que constitui a essência de algo que existe ou pode existir.

Sinal

Sistema de comunicação-Osciloscópio-senóide

É um conjunto de informações ou dados. Exemplos: sinal de telefonia; sinal de televisão.

Sinal senoidal puro

Ou tom senoidal puro, são sinais elétricos (tensões e corrente) que representam, ou não, fenômenos físicos. A representação matemática desses sinais é uma réplica da função “sen(x)”.

O tom senoidal puro teórico não existe na prática. O que temos é uma aproximação.

Sinal senoidal complexo

São os que não tem o aspecto do senoidal puro, do item anterior. O sinal complexo pode originar-se do próprio sinal senoidal a partir de modificações no seu aspecto.

Os sinais complexos podem ser periódicos e não-periódicos. Ele é periódico quando a mesma forma de onda é repetida a cada período de tempo “T”.

Sistemas de comunicação-Sinal senoidal

Conclusão: no campo dos sinais elétricos temos os sinais senoidais puros e os sinais complexos.

Dimensão de um sinal

É um número que representa a medida de um sinal que existe em um certo intervalo de tempo e tem variações em sua amplitude.

Classificação
Sistema de comunicação-sinal contínuo

Sinal de tempo contínuo: é especificado para todo valor do tempo.

 

Sistema de comunicação-tempo discreto

Sinal de tempo discreto: é especificado somente em valores discretos do tempo. Nota: discreto é a grandeza que não é contínua. A forma de onda sofre interrupções ao longo do tempo.

 

Sinal analógico: a amplitude pode assumir qualquer valor em uma faixa contínua. Em seu aspecto, apresentam similaridade com funções contínuas.

Sinal digital: a amplitude só pode assumir um número finito de valores. São exibidos no gráfico como níveis que podem ser contados.

Sistema de comunicação-Sinal analógico e digital

Fonte em sistema de comunicação

Sistema de comunicação-Cena de tv
Uma cena filmada é um fonte de informação.

Sistema de comunicação-Fonte

Conceitos iniciais

A fonte é o local de origem da mensagem. É onde a informação é gerada. É o “ambiente” onde encontra-se a informação que vai ser transmitida até o destino.

Sinais indiretos

A informação pode estar disponível também indiretamente, quando a ela é registrada em dispositivos de armazenamento, como um DVD ou HD.

Obtidos a partir de:

  • Sintetização (áudio/vídeo sintético usando ferramentas de software/hardware).
  • Modalidade de registro/armazenamento em alguma “mídia” (HD, DVD, memória de “chip” etc).

Fontes de geração de um tom senoidal

  • Oscilador eletrônico: [1] Áudio frequências (até aproximadamente 100 kHz). Exemplo de técnica: Ponte de Wien. ——- [2] Rádio frequências (a partir de 100 kHz). Exemplos de técnicas: osciladores Hartley e Colppits.
  • Vibrador eletromecânico (campainha)
  • Diapasão (vibração mecânica)
  • Gerador eletromecânico (hidroelétrico, termoelétrico)

Um oscilador possui um parâmetro denominado precisão, que está associado à estabilidade da frequência de operação em função das variações estruturais (temperatura, umidade, pressão atmosférica).

Transdutor de entrada em sistema de comunicação

Sistema de comunicação-câmera de filmagem

Sistema de comunicação

Transdutor é tudo o que é capaz de transformar tipos de energia.

O transdutor eletroacústico transforma energia elétrica em mecânica e vice-versa. Exemplos de transdutores de entrada: microfones e câmeras.

O microfone responde às ondas acústicas fornecendo sinais elétricos.

A eletrônica só pode processar sinais elétricos, então a utilização dos transdutores é muito ampla. Qualquer som natural, como a voz humana, só pode ser amplificado ou transmitido se estiver na forma de eletricidade.

Como entrada de um sistema de comunicação, o transdutor converte a mensagem (informação) em sinal elétrica na “entrada elétrica” do sistema. Antes dele só tínhamos a informação em sua forma real, na Fonte (tópico anterior).

Com o transdutor podemos inserir esta informação no transmissor e fazer o processamento eletrônico necessário para que esta informação tenha uma boa viagem, com o mínimo de imprevistos.

Na imagem acima temos uma câmera filmando uma planta (informação). Através deste equipamento esta imagem poderá ser transmitida.

Transmissor em sistema de comunicação

Sistema de comunicação-torre de transmissão
Torre de transmissão

Transmissor em Sistema de comunicação

Conceitos gerais

Um transmissor é um dispositivo eletrônico que, com a ajuda de uma antena, propaga um sinal eletromagnético. – Wikipédia

O transceptor é o acrônimo de transmissor e receptor – “trans” do transmissor + “ceptor” do receptor. Assim, o transceptor é composto por ambos elementos, o que possibilita a recepção e transmissão de sinais de rádio.

Podemos ter transmissão por banda base ou por modulação.

Portadora é o sinal que é modulado. É ela que vai transportar a informação. Os parâmetros (fase, frequência, amplitude) da portadora são variados em função do sinal de informação. Podemos controlar as características da portadora através de circuitos eletrônicos.

Banda base significa a transmissão do sinal sem portadora. Usada em geral para transmissão a curtas distâncias.

Modulação é o processo em que a informação a ser transmitida é adicionada a ondas eletromagnéticas. Isso é necessário porque os sinais de informação não costumam ter as propriedades adequadas para trafegar pelos meios de transmissão. Assim, levamos a informação através de um meio de transporte, que possui as propriedades adequadas para a transmissão.

Exemplo de modulação – AM (amplitude modulation)

Sistema de comunicação-Modulação-Portadora
Modulação em amplitude (AM).

Na imagem acima, no quadro à direita, o oscilador produz a portadora (o nosso meio de transporte), que é enviada ao multiplicador “X”. A informação, no ramo à esquerda do “X”, vai para o mesmo multiplicador.

Na saída, no ramo à direita, temos o sinal modulado em amplitude, nesse exemplo. Veja que a portadora ficou com o aspecto (visual) da forma de onda do sinal de informação.

Perceba que a informação está na envoltória (linha tracejada) da portadora. A portadora transporta estes níveis de sinal.

Canal em sistema de comunicação

Sistema de comunicação-fibras óticas
Fibras óticas são um meio para a o sinal (informação) trafegar.

Sistema de comunicação-canal

Canal – Conceitos gerais

Canal é o meio físico por onde a informação (sinais eletromagnéticos) é transmitida. O meio físico pode ser:

  • Um condutor metálico (par de fios, cabo coaxial, guia de onda etc).
  • Uma fibra ótica
  • A atmosfera

Ação do canal sobre o sinal transmitido

Canal ideal: transmissão sem distorção.

Canal real: age como um filtro sobre a forma de onda e causa atenuação e distorção.

Atenuação: redução da amplitude do sinal com a consequente redução da energia.

Sistemas de comunicação-atenuação
Crédito da imagem: www3.dsi.uminho.pt

 

 

 

 

Distorção: modificação do aspecto do sinal em função de atenuação e deslocamento de fase sofridos por componentes de frequência do sinal.

Sistemas de comunicação-Distorção

 

 

Ruído: contaminação do sinal ao longo de toda trajetória por sinais indesejáveis, gerado a partir de fontes naturais ou artificiais. Esses sinais indesejáveis são aleatórios e imprevisíveis, de causas externas e internas..

Causas externas de ruído:

  • Interferências de sinais transmitidos em canais muito próximos.
  • Ruídos gerados pelo homem: falhas em contatos em chaves, em equipamentos elétricos; ignição automotiva; luz fluorescente.
  • Ruído natural de tempestades elétricas.
  • Radiação solar e intergalática.

Causas internas de ruído:

  • Ruído térmico: movimento térmico de elétrons livres nos condutores.
  • Ruído de disparo que ocorre em dispositivos semicondutores devido à geração, recombinação e difusão de portadores de carga em dispositivos eletrônicos.

Ruído é um dos fatores básicos que limitam a taxa de transmissão em comunicações.

O ruído pode esta presente na própria estrutura física por onde trafega o sinal ou ser captado/transmitido por indução eletromagnética.

Relação sinal-ruído

Sistemas d comunicação-relação sinal-ruído

 

Quanto maior a relação sinal-ruído, melhor, porque ou a potência de sinal vai aumentar ou o a potência de ruído vai diminuir.

Conclusão: as distorções e os ruídos são modalidades de perturbações que podem afetar o desempenho de um sistema de telecomunicações.

Receptor em sistema de comunicação

Sistema de comunicação-receptor
Receptor de TV digital

Sistema de comunicação-receptor

Da saída do canal ao receptor chega um sinal distorcido e ruidoso. A tarefa do receptor é extrair uma mensagem desse sinal.

A informação propriamente dita só será extraída na próxima etapa (transdutor de saída).

Demodulação

Na demodulação ocorre o processo inverso ao da modulação, no sentido de que o sinal informação será “extraído da portadora para ser enviado ao transdutor de saída e ser finalmente reproduzido.

Sistema de comunicação-receptor
Crédito: Faccamp

O sinal chega na antena e entra no aparelho receptor, onde será feita a demodulação. Aqui, é a demodulação AM, para continuar com o exemplo dos itens anteriores.

A imagem abaixo mostra um exemplo de sinal que chega ao receptor e as transformações passadas por esse sinal.

Sistema de comunicação-receptor

De cima para baixo:

  • Sinal transmitido (digital – níveis discretos, que podem ser contados)
  • Sinal distorcido, sem ruído
  • Sinal distorcido, com ruído
  • Sinal recuperado, com retardo (o início do sinal está adiantado, veja acima) que chega no receptor.

Transdutor de saída em sistema de comunicação

Sistema de comunicação-alto falante

Sistema de comunicação-Transdutor de saída

Os conceitos gerais de transdutor apresentados antes valem também para este item.

O alto-falante, mostrado na imagem, transforma um sinal de áudio frequência numa onda acústica.

Aqui, na saída, é onde a informação “traduzida” da linguagem elétrica para a nossa linguagem, seja em palavras, imagens ou sons, por exemplo.

Destinatário de sistema de comunicação

Sistema de comunicação-imagem de TV
A informação chega ao destino. Aqui, a nossa casa, na TV.

Sistema de comunicação-Destinatário

Na imagem acima, onde é mostrado uma cena em uma TV, ocorre a transdução eletro-óptica.

O destino é autoexplicativo e não precisa de muitos comentários. É o momento de recebermos a informação propriamente dita e usá-la!