Rádio

Nota:Para o aparelho de rádio, vejaRadiorreceptor.Para o elemento químico, vejaRádio (elemento químico).Para outros significados, vejaRádio (desambiguação).

Váriasantenas de rádioem Sandia Peak, perto deAlbuquerque, Novo México,Estados Unidos

Rádioé a tecnologia decomunicaçãopor meio deondas de rádio,que sãoondas eletromagnéticasdefrequênciaentre 3hertz(Hz) e 300giga-hertz(GHz). Elas são geradas por umdispositivo eletrônicodenominadotransmissorconectado a umaantenaque irradia energia elétrica oscilante, muitas vezes caracterizada como umaonda.Podem ser recebidas por outras antenas conectadas a umreceptor de rádio,este é o princípio fundamental da comunicação por rádio. Além da comunicação, o rádio é usado pararadar,radionavegação,controle remoto,sensoriamento remotoe outras aplicações.

Nacomunicação por rádioouradiocomunicação,usada em transmissão de rádio etelevisão,telefones celulares,rádios bidirecionais,redes sem fioecomunicação por satélite,entre vários outros usos, as ondas de rádio são usadas para transportar informações através do espaço de um transmissor a um receptor,modulandoo sinal de rádio (imprimindo um sinal de informação na onda de rádio, variando algum aspecto da onda) no transmissor. No radar, é usado para localizar e rastrear objetos comoaeronaves,navios,espaçonavesemísseis,um feixe de ondas de rádio emitido por um transmissor de radar reflete no objeto alvo e as ondas refletidas revelam a localização do objeto para um receptor que normalmente está colocado com o transmissor. Em sistemas deradionavegaçãocomoGPSeVOR,um instrumento de navegação móvel recebe sinais de rádio de múltiplosradiofaróis de navegaçãocuja posição é conhecida, e medindo com precisão o tempo de chegada das ondas de rádio o receptor pode calcular sua posição na Terra. Em dispositivosde controle remoto por rádiosem fio, comodrones,abridores de portas de garagem e sistemas de entrada sem chave, os sinais de rádio transmitidos de um dispositivo controlador controlam as ações de um dispositivo remoto.

A existência de ondas de rádio foi comprovada pela primeira vez pelo físico alemãoHeinrich Hertzem 11 de novembro de 1886.Em meados da década de 1890, com base nas técnicas que os físicos usavam para estudar ondas eletromagnéticas,Guglielmo Marconidesenvolveu o primeiro aparelho para comunicação de rádio de longa distância,enviando uma mensagem sem fio emcódigo Morsepara um destinatário a mais de um quilômetro de distância em 1895e o primeiro sinal transatlântico em 12 de dezembro de 1901.A primeira transmissão de rádio comercial foi transmitida em 2 de novembro de 1920, quando os resultados ao vivo daeleição presidencial de Harding-Coxforam transmitidos pela Westinghouse Electric and Manufacturing Company em Pittsburgh, sob o indicativo KDKA.

A emissão de ondas radioelétricas é regulamentada por lei e coordenada pelaUnião Internacional de Telecomunicações(UIT), que atribui faixas de frequência do espectro radioelétrico para diversas utilizações.

Etimologia

A palavrarádioé derivada da palavralatinaraio,que significa “raio de roda, feixe de luz, raio”. Foi aplicado pela primeira vez às comunicações em 1881, quando, por sugestão do cientista francês Ernest Mercadier,Alexander Graham Belladotouradiofone(que significa "som irradiado" ) como um nome alternativo para seu sistema de transmissão ópticafotofone.

Após a descoberta da existência deondas de rádiopor Hertz em 1886, o termoondas hertzianasfoi inicialmente usado para estaradiação.Os primeiros sistemas práticos de comunicação por rádio, desenvolvidos por Marconi em 1894-1895, transmitiam sinaistelegráficospor ondas de rádio,então a comunicação por rádio foi inicialmente chamada detelegrafia sem fio.Até cerca de 1910 o termo também incluía uma variedade de outros sistemas experimentais para transmissão de sinais telegráficos sem fios, incluindoindução eletrostática,indução eletromagnéticaecondução aquática e terrestre,portanto havia necessidade de um termo mais preciso referindo-se exclusivamente à radiação eletromagnética.

O físico francêsÉdouard Branly,que em 1890 desenvolveu ocoesordetector de ondas de rádio, chamou-o em francês deradio-conducteur.O prefixoradiofoi mais tarde usado para formar palavras compostas descritivas adicionais e palavras hifenizadas, especialmente na Europa. Por exemplo, no início de 1898 a publicação britânicaThe Practical Engineerincluiu uma referência aoradiotelégrafoeà radiotelegrafia.

O uso do termorádiocomo uma palavra autônoma remonta pelo menos a 30 de dezembro de 1904, quando as instruções emitidas pelos Correios Britânicos para a transmissão de telegramas especificavam que "A palavra 'Rádio'... é enviada nas Instruções de Serviço."Esta prática foi adotada universalmente e a palavra "rádio" introduzida internacionalmente, pela Convenção Radiotelegráfica de Berlim de 1906, que incluía um Regulamento de Serviço especificando que "Os radiotelegramas devem indicar no preâmbulo que o serviço é 'Rádio'".

História

Asondas eletromagnéticasforam previstas porJames Clerk Maxwellem sua teoria doeletromagnetismode 1873, agora chamada deequações de Maxwell,que propôs que umcampo elétricooscilante e umcampo magnéticoacoplados poderiam viajar pelo espaço como umaondae propôs que a luz consistia em ondas eletromagnéticas decomprimento curto.Em 11 de novembro de 1886, o físico alemãoHeinrich Hertz,tentando confirmar a teoria de Maxwell, observou pela primeira vez ondas de rádio que ele gerou usando umtransmissor primitivo de centelhador.Experimentos de Hertz e dos físicosJagadish Chandra Bose,Oliver Lodge,Lord RayleigheAugusto Righi,entre outros, mostraram que ondas de rádio como a luz demonstravamreflexão,refração,difração,polarizaçãoeondas estacionárias,sendo que viajavam na mesma velocidade que a luz, confirmando que tanto a luz quanto as ondas de rádio eram ondas eletromagnéticas, diferindo apenas na frequência.Em 1895,Guglielmo Marconidesenvolveu o primeiro sistema de comunicação por rádio, usando um transmissor centelhador para enviarcódigo Morsepor longas distâncias. Em dezembro de 1901, ele havia transmitido através do Oceano Atlântico.Marconi eKarl Ferdinand Braundividiram oPrêmio Nobel de Físicade 1909 "por suas contribuições para o desenvolvimento da telegrafia sem fio".

Durante as primeiras duas décadas do rádio, chamadas de era daradiotelegrafia,os primitivos transmissores de rádio deondas amortecidassó podiam transmitir pulsos de ondas de rádio, não as ondas contínuas que eram necessárias para amodulaçãode áudio, então o rádio era usado para comunicações de mensagens de texto comerciais, diplomáticas e militares de pessoais de pessoa para pessoa. Por volta de 1908, ospaíses industrializadosconstruíram redes mundiais de poderosostransmissores de faíscastransoceânicos para trocar tráfego detelegramasentre continentes e comunicar com as suas colônias e frotas navais. Durante aPrimeira Guerra Mundial,o desenvolvimento de transmissores de rádio deondas contínuas,detectores eletrolíticosretificadorese receptores de rádio de cristal permitiu que aradiotelefoniacommodulação de amplitude(AM) fosse alcançada porReginald Fessendene outros, permitindo a transmissão de som (áudio). Em 2 de novembro de 1920, a primeira transmissão de rádio comercial foi transmitida pela Westinghouse Electric and Manufacturing Company em Pittsburgh, sob o indicativo KDKA apresentando cobertura ao vivo daeleição presidencial de Harding-Cox.

Tecnologia

As ondas de rádio são irradiadas porcargas elétricasemaceleração.Eles são gerados artificialmente porcorrentes elétricasque variam no tempo, consistindo deelétronsfluindo para frente e para trás em um condutor metálico chamadoantena.

À medida que se afastam da antena transmissora, as ondas de rádio se espalham, de modo que a intensidade do sinal (intensidadeem watts por metro quadrado) diminui, de modo que as transmissões de rádio só podem ser recebidas dentro de um alcance limitado do transmissor, a distância dependendo da potência do transmissor, do padrão de radiação da antena, da sensibilidade do receptor, do nível de ruído e da presença de obstruções entre o transmissor e o receptor. Umaantena omnidirecionaltransmite ou recebe ondas de rádio em todas as direções, enquanto umaantena direcionaltransmite ondas de rádio em um feixe em uma direção específica ou recebe ondas de apenas uma direção.As ondas de rádio viajam àvelocidade da luznovácuo.

Os outros tipos deondas eletromagnéticasalém das ondas de rádio -infravermelho,luz visível,ultravioleta,raios Xeraios gama- também podem transportar informações e ser usadas para comunicação. A ampla utilização de ondas de rádio para telecomunicações se deve principalmente às suas propriedades desejáveis depropagaçãodecorrentes de seu grande comprimento de onda.

Comunicação via rádio

Comunicação via rádio. Informações como o som são convertidas por um transdutor como ummicrofoneem um sinal elétrico, que modula umaonda de rádioproduzida pelotransmissor.Um receptor intercepta a onda de rádio e extrai o sinal demodulaçãoque contém informações, que é convertido de volta para uma forma utilizável por humanos com outro transdutor, como umalto-falante.

Comparação de ondas de rádio moduladasAMeFM

Nos sistemas de comunicação por rádio, a informação é transportada através do espaço por meio deondas de rádio.No final do envio, a informação a ser enviada é convertida por algum tipo detransdutorem umsinal elétricovariável no tempo denominado sinal de modulação.O sinal de modulação pode ser um sinal de áudio que representa o som de ummicrofone,umsinal de vídeoque representa imagens em movimento de umacâmera de vídeoou umsinal digitalque consiste em uma sequência debitsque representa dados binários de um computador. O sinal de modulação é aplicado a umtransmissor de rádio.No transmissor, umoscilador eletrônicogera umacorrente alternadaoscilando emradiofrequência,chamada deonda portadoraporque serve para “transportar” a informação pelo ar. O sinal de informação é utilizado paramodulara portadora, variando algum aspecto dela e imprimindo a informação. Diferentes sistemas de rádio usam diferentes métodos de modulação:

• AM (modulação de amplitude) – em um transmissor AM, aamplitude(força) da onda portadora de rádio é variada pelo sinal de modulação;
• FM (modulação de frequência) – em um transmissor FM, afrequênciada onda portadora de rádio é variada pelo sinal de modulação;
• FSK (modulação por chaveamento de frequência) - usado em dispositivos digitais sem fio para transmitirsinais digitais,a frequência da onda portadora é deslocada entre as frequências.
• OFDM (multiplexação por divisão de frequência ortogonal) - uma família de métodosde modulação digitalamplamente utilizados em sistemas de alta largura de banda, como redesWi-Fi,telefones celulares, transmissão detelevisão digitaletransmissão de áudio digital(DAB) para transmitir dados digitais usando um mínimo de rádio largura de banda do espectro. Possui maioreficiência espectrale mais resistência aodesbotamentodo que AM ou FM. No OFDM, múltiplas ondas portadoras de rádio estreitamente espaçadas em frequência são transmitidas dentro do canal de rádio, com cada portadora modulada com bits dofluxo de bitsde entrada, de modo que vários bits sejam enviados simultaneamente, em paralelo. No receptor, as portadoras são demoduladas e os bits são combinados na ordem correta em um fluxo de bits.

Muitos outros tipos de modulação também são usados. Em alguns tipos, uma onda portadora não é transmitida, mas apenas uma ou ambas as bandas laterais de modulação.

A onda portadora modulada é amplificada no transmissor e aplicada a umaantenatransmissora que irradia a energia na forma de ondas de rádio que transportam as informações para o local do receptor.No receptor, a onda de rádio induz uma pequenatensãooscilante na antena receptora, que é uma réplica mais fraca da corrente na antena transmissora.Essa tensão é aplicada aoreceptor de rádio,que amplifica o sinal de rádio fraco para que fique mais forte, e então odesmodula,extraindo o sinal de modulação original da onda portadora modulada. O sinal de modulação é convertido por umtransdutorde volta para uma forma utilizável por humanos: um sinal de áudio é convertido emondas sonoraspor um alto-falante ou fones de ouvido, umsinal de vídeoé convertido em imagens por umdisplay,enquanto um sinal digital é aplicado a um computador ou microprocessador, que interage com usuários humanos.

As ondas de rádio de muitos transmissores passam pelo ar simultaneamente sem interferir umas nas outras porque as ondas de rádio de cada transmissor oscilam em taxas diferentes, ou seja, cada transmissor tem umafrequênciadiferente, medida emhertz(Hz),quilohertz(kHz),megahertz(MHz) ougigahertz(GHz). A antena receptora normalmente capta os sinais de rádio de muitos transmissores. O receptor utilizacircuitos sintonizadospara selecionar o sinal de rádio desejado dentre todos os sinais captados pela antena e rejeitar os demais. Umcircuito sintonizado(também chamado de circuito ressonante) atua como umressonador,semelhante a umdiapasão.Tem umafrequência ressonantenatural na qual oscila. A frequência ressonante do circuito sintonizado do receptor é ajustada pelo usuário à frequência da estação de rádio desejada. O sinal de rádio oscilante da estação desejada faz com que o circuito sintonizadoressoe,oscile em simpatia e passe o sinal para o resto do receptor. Os sinais de rádio em outras frequências são bloqueados pelo circuito sintonizado e não são transmitidos.

Largura de banda

Espectro defrequênciade um sinal de rádio AM ou FM modulado típico. Consiste em um componenteCna frequência daonda portadora$f_{c}$com a informação (modulação) contida em duas bandas estreitas de frequências chamadas bandas laterais (SB) logo acima e abaixo da frequência portadora.

Uma onda de rádio modulada, transportando um sinal de informação, ocupa uma faixa defrequências.A informação (modulação) em um sinal de rádio geralmente está concentrada em bandas de frequência estreitas chamadas bandas laterais (SB) logo acima e abaixo da frequênciaportadora.A largura emhertzda faixa de frequência que o sinal de rádio ocupa, a frequência mais alta menos a frequência mais baixa, é chamada delargura de banda(BW).Para qualquerrelação sinal-ruído,uma quantidade de largura de banda pode transportar a mesma quantidade de informação (taxa de dados embitspor segundo), independentemente de onde ela esteja localizada no espectro de radiofrequência, portanto, a largura de banda é uma medida da capacidade detransporte de informações. capacidade.A largura de banda exigida por uma transmissão de rádio depende da taxa de dados da informação (sinal de modulação) enviada e daeficiência espectraldo método demodulaçãoutilizado; quantos dados ele pode transmitir em cadaquilohertzde largura de banda. Diferentes tipos de sinais de informação transmitidos por rádio têm diferentes taxas de dados. Por exemplo, um sinal detelevisão(vídeo) tem uma taxa de dados maior que um sinal de áudio.

O espectro de rádio, a gama total de frequências de rádio que podem ser utilizadas para comunicação numa determinada área, é um recurso limitado.Cada transmissão de rádio ocupa uma parte da largura de banda total disponível. A largura de banda de rádio é considerada umbem econômicoque tem um custo monetário e é cada vez mais procurado. Em algumas partes do espectro de rádio, o direito de utilização de uma banda de frequência ou mesmo de um único canal de rádio é comprado e vendido por milhões de dólares. Portanto, há um incentivo para empregar tecnologia para minimizar a largura de banda utilizada pelos serviços de rádio.

Uma lenta transição das tecnologias de transmissão de rádioanalógicaparadigitalcomeçou no final da década de 1990.Parte da razão para isso é que a modulação digital muitas vezes pode transmitir mais informações (uma taxa de dados maior) em uma determinada largura de banda do que a modulação analógica, através do uso de algoritmos decompressão de dados,que reduzem a redundância nos dados a serem enviados, e uma modulação mais eficiente. Outras razões para a transição são que a modulação digital tem maior imunidade aruídodo que a analógica, os chipsde processamento de sinal digitaltêm mais potência e flexibilidade do que os circuitos analógicos e uma ampla variedade de tipos de informação pode ser transmitida usando a mesma modulação digital.

Por se tratar de um recurso fixo que é procurado por um número crescente de utilizadores, o espectro radioeléctrico tornou-se cada vez mais congestionado nas últimas décadas, e a necessidade de o utilizar de forma mais eficaz está a impulsionar muitas inovações adicionais de rádio, tais como sistemas de rádio troncalizados,espectro espalhadotransmissão (banda ultralarga),reutilização de frequência,gerenciamento dinâmico de espectro, agrupamento de frequência erádio cognitivo.

Bandas de frequência da UIT

AUnião Internacional de Telecomunicações(UIT) divide arbitrariamente o espectro de rádio em 12 bandas, cada uma começando em um comprimento de onda que é uma potência de dez (10ⁿ) metros, com frequência correspondente de três vezes uma potência de dez e cada um cobrindo uma década de frequência ou comprimento de onda.Cada uma dessas bandas tem um nome tradicional:

Nome	Abreviação	Frequência	Comprimento
Frequência extremamente baixa	ELF	3–30 Hz	100.000– 10.000 km
Frequência superbaixa	SLF	30–300 Hz	10.000 – 1,000 km
Frequência ultrabaixa	ULF	300– 3,000 Hz	1.000– 100 km
Frequência muito baixa	VLF	3–30 kHz	100–10 km
Frequência baixa	LF	30–300 kHz	10–1 km
Frequência média	MF	300– 3.000 kHz	1.000– 100 m

Nome	Abreviação	Frequência	Comprimento
Frequência alta	HF	3–30 MHz	100–10 m
Frequência muito alta	VHF	30–300 MHz	10–1 m
Frequência ultra-alta	UHF	300– 3,000 MHz	100–10 cm
Frequência super alta	SHF	3–30 GHz	10–1 cm
Frequência extremamente alta	EHF	30–300 GHz	10–1 mm
Frequência tremendamente alta	THF	300–3.000 GHz (0,3–3,0 THz)	1,0–0,1 mm

Pode-se observar que alargura de banda,a faixa de frequências, contida em cada banda não é igual, mas aumenta exponencialmente à medida que a frequência aumenta; cada banda contém dez vezes a largura de banda da banda anterior.O termo "frequência tremendamente baixa" (TLF, sigla em inglês) tem sido usado para comprimentos de onda de 1–3 Hz (300.000–100.000 km),embora o termo não tenha sido definido pela UIT.

Regulação

As ondas aéreas são um recurso compartilhado por muitos usuários. Dois transmissores de rádio na mesma área que tentem transmitir na mesma frequência interferirão um no outro, causando distorção na recepção, de modo que nenhuma transmissão poderá ser recebida com clareza.Ainterferênciacom transmissões de rádio pode não só ter um grande custo econômico, mas também pode ser fatal (por exemplo, no caso de interferência com comunicações de emergência oucontrolo de tráfego aéreo).

Para evitar interferências entre diferentes utilizadores, a emissão de ondas radioelétricas é estritamente regulada por leis nacionais, coordenadas por um organismo internacional, aUnião Internacional de Telecomunicações(UIT), que atribui faixas do espectro radioeléctrico para diferentes utilizações.Os transmissores de rádio devem ser licenciados pelos governos, sob diversas classes de licença, dependendo do uso e estão restritos a determinadas frequências e níveis de potência. Em algumas classes, como estações de transmissão de rádio e televisão, o transmissor recebe um identificador único composto por uma sequência de letras e números chamadoindicativo de chamada,que deve ser usado em todas as transmissões.Para ajustar, manter ou reparar internamente transmissores de radiotelefonia, os indivíduos devem possuir uma licença governamental obtida através de um teste que demonstre conhecimento técnico e jurídico adequado de operação segura de rádio.

Exceções às regras acima permitem a operação não licenciada pelo público de transmissores de baixa potência e curto alcance em produtos de consumo, como telefones celulares,telefones sem fio,dispositivos sem fio,walkie-talkies,rádios de banda do cidadão,microfones sem fio,abridores de portas de garagemebabás eletrônicas.Nos Estados Unidos, estes são abrangidos pela Parte 15 dos regulamentos daComissão Federal de Comunicações(FCC, sigla em inglês). Muitos destes dispositivos utilizam as bandas ISM, uma série de faixas de frequência em todo o espectro de rádio reservadas para uso não licenciado. Embora possam ser operados sem licença, como todos os equipamentos de rádio, esses dispositivos geralmente devem ser homologados antes da venda.

Ver também

• DX
• Edgar Roquette-Pinto
• Indicativo de chamada
• Lista de rádios de Portugal
• Onda curta
• Onda tropical (radiodifusão)
• Propagação de radiofrequência
• Rádio AM
• Rádio FM
• Radioamadorismo
• Radiodifusão
• Roberto Landell de Moura

Ligações externas

• Radiomuseum.org