ESTUDO DAS CARACTERÍSTICAS DE MEDIDAS USADAS EM TELECOMUNICAÇÕES

ESTUDO DAS CARACTERÍSTICAS DE MEDIDAS USADAS EM TELECOMUNICAÇÕES

Silva, Leonardo de Oliveira

Discente do 7º período do curso de Engenharia de Telecomunicações do

Centro de Ensino Superior de Juiz de Fora – CES

1 INTRODUÇÃO

Sabemos que, em telecomunicações, um sinal eletromagnético é formado por um movimento vibratório de um campo elétrico e outro magnético, diretamente proporcionais entre si. Estes campos têm por finalidade transportar energia, que se traduzirá na forma de voz e/ou dados, e que, por sua vez, são expressos em diferentes grandezas físicas, tais como: tensão, corrente ou potência. Esta aí a importância em definir e mensurar tais grandezas, de modo a compreendermos e qualificarmos nossos equipamentos disponíveis em telecomunicações.

2 OBJETIVO

O objetivo desde artigo é discutir a eficiência energética dos equipamentos de telecomunicações que usamos em nosso dia a dia. De modo a verificar o consumo elétrico, fluxo de dados, sinais transmitidos e recebidos, caracterizando e conceituando tais unidades de medidas dentro do sistema.

3 UNIDADES DE MEDIDA

Conforme dito anteriormente, o transporte de energia através dos campos elétrico e magnético, é expresso pela variação de diversas grandezas físicas como: tensão, corrente e potência. Como a intensidade desses sinais varia intensamente e também ao fato da audição humana se comportar, quase que, como uma fonte receptora logarítmica, houve a necessidade de criar uma unidade que se aproximasse a essa função e permitisse medir a relação de sinais de entrada e saída de uma mesma grandeza física. Assim surgiu, num primeiro momento, o Bel (B).

3.1 Bel (B)

O Bel é uma unidade de medida de razões entre duas potências de um sistema de telecomunicações. Foi idealizado e criado por engenheiros da Bell Labs, originalmente foi chamado de unidade de transmissão (UT), e em 1924 foi renomeado em homenagem Alexander Graham Bell, inventor do telefone e fundador da companhia Bell Labs. Apesar de ter a finalidade de aferir ou medir, o Bell não é considerado uma unidade do Sistema Internacional de Unidades, pois é uma unidade relativa e diretamente dependente a grandeza (potência, tensão, corrente e acústica). Observe o modelo matemático abaixo:

〖(Bel)B=log〗_10 P_2/P_1 (Eq.1)

Onde P_1 é a potência de entrada do sistema e P_2 é a potência de saída. A ideia é mostrar que 1 Bel equivale a multiplicar o valor de determinada grandeza, no caso potência (Watts), por um fator 10 vezes maior. Por isso é utilizado à função logarítmica log na base 10.

3.1 Decibel (dB)

Mesmo com a referência de Bel já determinada, foi observado durante os ensaios que o valor ainda estava acima da escala, devido a enorme variação dos níveis de sinal, ainda mais quando se tratava da intensidade sonora captada pelo ouvido humano. Um exemplo simples da sensibilidade da audição em termos de potência acústica é a percepção do som exercido sobre o atrito do passar do dedo indicador sobre um papel em comparação ao insuportável barulho provocado por um motor de avião a jato. Na escala de potência acústica, o som do motor do avião representa um aumento de 1 trilhão de vezes maior que o menor som audível.

Sendo assim, surgiu a ideia de dividir o Bel por 10 e pegar uma das partes que será sempre um décimo de Bel e torna-la uma nova unidade de referência, que desta vez, ficaria muito menor. Criou-se assim o Decibel (dB). Observe a equação abaixo:

〖(decibel)dB=10* log〗_10 (P_2 )/P_1 (Eq.2)

Com o cálculo do decibel definido, surgiram novos conceitos muito utilizados em telecomunicações, são eles: “Ganho” e “Atenuação”.

Quando falamos em ganho, estamos nos referindo a um sinal de saída de um sistema que acabou por ser maior que o sinal de entrada deste mesmo sistema. Ou seja, ouve um ganho de sinal. Os ganhos são sempre representados com valores positivos, por exemplo: +3dB, +9dB.

Atenuação é quando o sinal de saída de um sistema for menor que o sinal de entrada deste mesmo sistema.

Apesar de ter exemplificado o cálculo em dB para potência, o mesmo pode ser aplicado para tensão e corrente. Isto porque a potência é uma grandeza que deriva da 1ª Lei de Ohm. As equações para tensão e corrente seguem abaixo:

〖(decibel)dB=20* log〗_10 V_2/V_1 (Eq.3)

〖(decibel)dB=20* log〗_10 I_2/I_1 (Eq.4)

Em circuito eletrônicos é muito comum utilizar estas unidades relativas em dB, envolvendo tensão e corrente, pois é mais fácil de identificar dado aos valores de potência destes circuitos.

3.2 A variação do decibel – o dBm

O dBm é uma unidade muito utilizada em telecomunicações. É através dela que conseguimos mensurar os sinais emitidos por antenas ou os recebidos por uma determinada estação.

O dBm é a relação de uma potência P em um ponto qualquer do sistema, por uma outra num ponto fixo, definido internacionalmente como 1mW. Este valor fixo foi definido através da análise da impedância de linha de transmissão utilizada em telefonia, que apresenta um valor de 600Ω, e aplicando um valor de tensão V_rms de 0,775V – obtendo 1mW que é exatamente o valor de unidade de referência do dBm. Observe abaixo:

P=U^2/R=

〖0,775〗^2/600=0,001001041≝1mW (Eq. 5)

A expressão logarítmica fica definida como:

〖dBm=10* log〗_10 (P )/1mW

=〖10* log〗_10 (P )/(〖10〗^(-3) W) (Eq.6)

A partir daí podemos converter valores expressos em W para dBm e vice-versa.

É importante ressaltar que o decibel relativo quando associado a um sinal de referência passa para a forma de decibel