Rádio – Parte II

Na primeira parte falei-vos um pouco sobre a modulação do sinal eléctrico a enviar, nesta segunda parte irei falar da própria transformação do sinal eléctrico em ondas de rádio. O dispositivo que faz esta operação (bem como a inversa) é a antena. Faço notar que a natureza do sinal não sofre propriamente uma mudança, pois só varia o meio em que se propaga (em ambos os casos estamos a falar em ondas electromagnéticas, num caso guiadas, no outro irradiadas). Embora aqui me esteja a referir a ondas de rádio, fica a nota de que o mesmo é aplicável para qualquer tipo de onda (apenas o tamanho da antena é que varia: quanto maior o comprimento de onda, maior tem que ser o tamanho da antena).

Uma característica importante das antenas é a sua reciprocidade, o que significa que uma antena tanto pode ser usada para receber ondas de rádio, como para as emitir, o que muda é apenas o “resto” (funcionando no mesmo intervalo de frequências).

Representação de uma antena.

 A antena mais usada é a chamada antena dipólo, que, como o nome indica, tem dois pólos. Na imagem seguinte está representada uma antena deste género (chamada de meia onda, porque cada haste tem um comprimento de ¼ do comprimento de onda a enviar/ receber, o que totaliza meio comprimento de onda na antena toda):

As chamadas “orelhas de coelho” muito usadas em televisores antigos:

O cabo coaxial “trás” o sinal a enviar (tem dois fios, naturalmente), o qual, na antena se “divide” num fio para um lado, e noutro fio para o lado contrário (normalmente com a mesma direcção, mas sentido contrário, como na representação de cima). O leitor poderá certamente questionar: “então mas assim a antena está em circuito aberto, a corrente não passa!”. Na verdade passa, devido à chamada capacidade parasita (ver mais sobre capacidade e condensadores em Rádio I e Transmissão Eléctrica). Normalmente quando se têm dois circuitos próximos, aparece uma capacidade eléctrica entre eles, a qual é indesejável para o bom funcionamento dos mesmos. No caso da antena, não só não é indesejável, como é o efeito fundamental que permite a antena funcionar:

Esta capacidade parasita é então o que permite à corrente “voltar”, para fechar o circuito eléctrico. Este efeito cria ondas electromagnéticas que se propagam em todas as direcções – ondas de rádio (de acordo com as leis de Maxwell). O exemplo típico é associar estas ondas às criadas num lago devido a uma perturbação na superfície (devido, por exemplo, ao atirar de uma pedra para a água). Tal como no caso das ondas na água, também as ondas electromagnéticas perdem amplitude com a distância à fonte (dispersão geométrica) e são também sentidas como uma perturbação (se tivermos os nossos pés mergulhados na água, poderemos sentir o variar do nível da água devido à ondulação criada). Na antena que “sente” a onda electromagnética (receptor), é induzida uma corrente eléctrica com as mesmas características que a corrente que gerou a onda no transmissor (a diferença é que terá necessariamente uma amplitude muito menor, o que implicará o uso de amplificadores, cujo funcionamento explicarei num artigo futuro).

O leitor talvez se esteja a questionar sobre as antenas que só têm uma haste… Nesse caso o princípio é basicamente o mesmo, simplesmente a antena “procura” um referencial (terra) sozinha:

Estas são menos usadas que as anteriores, porque são relativamente ineficientes (poderei dar mais detalhes nos comentários, se assim o desejarem).

A razão pela qual o comprimento da antena não deve ser qualquer, é para que haja uso do fenómeno de ressonância, ou seja, para maximizar a transferência de energia. Uma antena com um comprimento qualquer também funciona, a diferença é que para haver uma transmissão bem sucedida entre o transmissor e o receptor é necessário que o transmissor seja mais potente (gaste mais energia) e/ou o receptor seja muito mais sensível para captar o sinal.

Uma vez geradas, as ondas electromagnéticas propagam-se pelo ar à velocidade da luz (porque luz e ondas electromagnéticas são a mesma coisa; a velocidade no ar é pouco menor que a velocidade máxima (menos cerca de 88 km/s), a no vazio, cerca de 300 000 km/s). No seu caminho sofrem interferências electromagnéticas (ruído), o qual pode provir, por exemplo, de outros transmissores. Se o ruído for suficientemente forte, pode distorcer de tal modo o sinal que pode tornar-se inviável a sua leitura no receptor. Como disse, quanto mais longe estiver o receptor do emissor, menor é a amplitude do sinal captado, o que implica que mais facilmente o ruído impedirá a leitura correcta do sinal, sendo basicamente este efeito que limita o alcance das comunicações via rádio.

Uma vez que o sinal recebido é o sinal portador, que, como vimos na primeira parte, tem o sinal sonoro codificado em AM ou FM (ou de outras formas que aqui não vou referir), é então necessário “descodificar” esse sinal, ou seja, fazer o processo contrário à modulação (desmodulação). Para isso podem-se usar circuitos electrónicos simples. Aqui vou apenas referir como fazer com AM (o FM é semelhante), com um díodo detector (que é o exemplo mais simples):

No “v_i” o circuito recebe o sinal de entrada (ou seja, ligam-se os dois fios à antena do receptor), o qual “vê” o díodo (triângulo com uma barra) em série, seguido de um paralelo com um condensador (dois traços paralelos) e uma resistência (rectângulo). Estes componentes electrónicos têm que ser escolhidos de acordo com o sinal que se quer detectar. Este tipo de circuito usa o facto de o condensador armazenar carga e a libertar lentamente para a resistência, o que resulta numa resposta (v_o) do circuito de acordo com a modulação do sinal de entrada:

Na imagem de cima, a curva azul é o sinal de entrada e a curva vermelha o sinal de saída, que corresponde, no caso do rádio, ao sinal eléctrico que é depois “transformado” em ondas mecânicas (som) nos altifalantes (o leitor pode ler como se dá essa transformação no artigo sobre o Telefone).

Tradução: “Os humanos são tão atenciosos: eles colocam poleiros como estes para nós em cada uma das suas casas…”