O Espectro de Freqüência | Por Willians Cerozzi Balani

Jornal Grande Bahia, compromisso em informar.
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O homem não inventou as ondas eletromagnéticas, mas aprendeu a utilizá-las. A natureza tem a propriedade de transportar freqüências na forma de ondas eletromagnéticas. Assim, as diferentes freqüências foram divididas segundo suas características, criando-se o “espectro de freqüências”.

Existem freqüências que podem ser ouvidas. Existem as que podem ser vistas. Entre estas duas faixas estão as freqüências utilizadas para outras finalidades como sistema de comunicação aérea civil e militar, ambulâncias, telefone sem fio, aparelhos de controle remoto, telemetria, controles de segurança, enfim, tudo que necessita ser transportado via freqüências.

As emissoras de rádio e TV, assim como a telefonia e os sistemas de satélites, também tem sua faixa de freqüência reservada dentro do espectro.

Como nosso objetivo é o estudo das freqüências destinadas às telecomunicações, especificamente rádio e TV, são destas que trataremos a seguir.

As faixas de freqüência estão subdivididas desde baixas até as altas freqüências. As mais baixas são as audíveis e as mais altas os raios cósmicos. As que nos interessam são as faixas de VHF, UHF e SHF. Clicando no hiperlink anterior você conhecerá as outras faixas.

VHF: Very Hight Frequency ou Freqüência Muito Alta
Esta faixa vai desde 30 MHz (Mega Hertz) até 300 MHz.
É nela que encontram-se as freqüências utilizadas pelo Rádio FM e TV aberta, desde o canal 2 até o canal 13. Veja na tabela as freqüências destinadas para cada canal.

UHF: Ultra Hight Frequency ou Freqüência Ultra Alta
Esta faixa vai desde 300 MHz até 3.000 MHz (ou 3 GHz: Giga Hertz)
Os canais em TV transmitidos por UHF estão dentro desta faixa. Veja as freqüências atribuídas para cada canal na tabela do espectro.
Além de outros serviços, estão também nesta faixa, os canais para telefonia celular.

SHF: Super Hight Frequency ou Freqüência Super Alta
Vai desde 3 GHz até 30 GHz.
O sistema de subida e descida de sinal para satélite Banda “C”, Banda “Ku” e as freqüências para Radio Digital encontram-se nesta faixa.

Os satélites que operam em banda “C” são os que transportam os sinais de TV aberta, permitem conexão internacional e transportam os sinais de telefonia e dados.

Os satélites que operam na banda “Ku” são bastante utilizados para programação de TV direta à residência, tipo Sky e DirecTV.

Além dos serviços descritos muitos outros estão alocados nestas faixas e nós, enquanto usuários, não temos noção disso.

Observe na tabela a seguir que as freqüências estão em ordem crescente e conforme as características das ondas hertezianas estão atribuídos alguns dos serviços que se utilizam do transporte das freqüências. Estas atribuições são internacionais.

faixa de até serviço observação
20 Hz 20.000 Hz Sons audíveis
20 KHz 30 KHz Ultrassom
 
530 KHz 1.600 KHz Rádio AM 107 emissoras com 10 KHz de banda
34,48 MHz 34,82 MHz Rádio Taxi
38 MHz 40,6 MHZ Telemedição Biomédica
40,6 MHz 40,7 MHz Telemedição de características de materiais
40,7 MHz 41,0 MHz Telemedição Biomédica
41,0 MHz 49,6 MHz Diversos serviços
49,6 MHz 49,9 MHz Telefone sem fio
49,9 MHz 54 MHz Diversos serviços
54 MHz 60 MHz Televisão VHF Canal 2
60 MHz 66 Mhz Televisão VHF Canal 3
66 MHz 70 MHz Televisão VHF Canal 4
70 MHz 72 MHz Radioastronomia
72 MHz 73 MHz Telecomando
73 MHz 75,4 MHz Rádio Navegação Aeronáutica
75,4 MHz 76 MHz Telecomando
76 MHz 82 MHz Televisão VHF Canal 5
82 MHz 88 MHz Televisão VHF Canal 6
88 MHz 108 MHz Radiodifusão
Rádio FM
99 canais em
faixas de 200 KHz
88 MHz 108 MHz Microfone sem fio de alcance restrito
108 MHz 117,975 MHz Rádio Navegação para Aeronáutica
117,975 MHz 121,5 MHz Comunicação Móvel para Aeronáutica
121,5 MHz 121,5 MHz Comunicação de Socorro
121,5 MHz 136 MHz Comunicação Móvel para Aeronáutica
136 MHz 138 MHz Satélites Meteorológicos Internacionais
138 MHz 143,6 MHz Reservado parea comunicações fixas e móveis
143,6  MHz 143,65 MHz Pesquisas Espaciais
143,65 MHz 144 MHz Rádio Amador
144  MHz 146 MHz Rádio Amador por Satélite
146 MHz 148 MHz Rádio Amador
148 MHz 149,17 MHz Reservado ao SESC – Serviço Especial de Supervisão e Controle
149,17 MHz 174 MHz Diversos serviços
174 MHz 180 MHz Televisão VHF Canal 7
180 MHz 186 MHz Televisão VHF Canal 8
186 MHz 192 MHz Televisão VHF Canal 9
192 MHz 198 MHz Televisão VHF Canal 10
198 MHz 204 MHz Televisão VHF Canal 11
204 MHz 210 MHz Televisão VHF Canal 12
210 MHz 216 MHz Televisão VHF Canal 13
216 MHz 470 MHz Diversos Serviços
470 MHz 476 MHz Televisão UHF Canal 14
476 MHz 482 MHz Televisão UHF Canal 15
482 MHz 806 MHz Televisão UHF Canais 16 a 69
806 MHz 824 MHz Diversos serviços
824 MHz 834,4 MHz Telefonia Celular Banda “A”
834,4 MHz 845 MHz Telefonia Celular Banda “B”
845 MHz 869 MHz Diversos Serviços
869 MHz 880 MHz Telefonia Celular Banda “A”
880 MHz 880,6 MHz Outros Serviços
880,6 MHz 890 MHz Telefonia Celular Banda “B”
890 MHz 891,5 MHz Telefonia Celular Banda “A”
891,5 MHz 894 MHz Telefonia Celular Banda “B”
894 MHz 896 MHz Telefonia Celular Aeronáutico
896 MHz 3.000 MHz Outros Serviços
3  GHz 3,1 GHz Rádio Navegação e Rádio Localização
3,7 GHz 4,2 GHz Descida de sinal de Satélite Banda “C
 
5,925 GHz 6,425 GHz Subida de sinal de Satélite Banda “C”
6,425 GHz 7,125 GHz Sistema Digital
 
10,7 GHz 11,7 GHz Rádio Digital
10,7 GHz 12,2 GHz Descida de sinal de Satélite Banda “Ku”
 
13,75 GHz 14,8 GHz Subida de sinal de Satélite Banda “Ku”
14,5 GHz 15,35 GHz Rádio Digital

 Tabela 1: Espectro de Freqüência e alguns dos serviços atribuídos

O Espectro de Freqüência

telefonia  6,25 KHz para cada ligação  ( 6,25 KHz de banda )
rádio AM  10 KHz de espaço para cada estação  ( 10 KHz de banda )
rádio FM  200 KHz de espaço reservado para cada emissora  ( 200 KHz de banda )
televisão  6 MHz de espaço para cada canal  ( 6 mega de banda)

Estas bandas são reservadas segundo as características e quantidade de informações que devem ser transportadas para cada tipo de serviço.

Como exemplo veja que dividindo o espaço reservado para uma TV pelo espaço reservado para um telefone, vemos que no espaço que fica reservado para transmitir uma emissora de televisão poderiam ser transmitidos 960 telefones simultaneamente.

Isto acontece porque a telefonia precisa transportar apenas a voz que, como você já viu no capítulo 2.2, oscila em uma faixa em torno de 1.000 Hz. Portanto os 6,25 KHz de banda são mais que suficientes para transportar as oscilações da fala, sendo 3 KHz para transmissão, mais 3 KHz para recepção com uma pequena freqüência de espaço entre a TX (transmissão) e a RX (recepção).

A televisão, no entanto, tem mais informações. Só de vídeo são 30 quadros por segundo. Cada quadro é formado por 525 linhas. Cada linha é constituída por aproximadamente, 450 pontos. Estes pontos são os pixels, menor unidade visível que forma a imagem em uma tela de TV. Quanto maior o número de pixels, melhor a definição da imagem. É conhecido no meio técnico por “Resolução Horizontal”.

(veja , capítulo 2.2 – A formação da imagem na televisão).

Todos estes números mostram que, para formar o vídeo da TV são mais de 7 milhões de pixels para serem transmitidos por segundo. Além do espaço para o vídeo propriamente dito, há bandas de áudio, de sincronismo e outros elementos característicos da TV. Logo, a TV (analógica) necessita 6 MHz de banda para que caibam todos os elementos a serem transmitidos.

O Rádio FM, por exemplo, nos oferece maior qualidade sonora. Isto ocorrre porque a banda de passagem para o rádio FM é de 200 KHz por canal, bem maior que os 10 KHz do rádio AM.

Enfim, cada meio tem suas características, portanto necessitam de um espaço adequado no espectro de freqüência para que suas características possam ser levadas desde o transmissor até o receptor, mantendo as características originais.

A quantidade de serviços atribuídos às diferentes freqüências do espectro é grande. Na tabela 1 aparecem apenas as atribuições que necessitamos para o conteúdo desta aula mas, na verdade, o espectro de freqüências está saturado.

O motivo pelo qual os canais de TV VHF não aparecem sequencialmente é porque foram sendo atribuidos conforme o crescimento do volume de sinais transmitidos. Quando a faixa para a TV UHF foi atribuída, foi quase possível colocá-la na seqüência.

Com a telefonia celular podemos entender melhor. É uma tecnologia nova que também depende de um espaço no espectro de freqüência. Por isso a faixa da telefonia celular foi atribuída em diversos espaços do espectro, preenchendo lacunas que ainda estavam disponíveis, no entanto hoje as lacunas praticamente já não existem.

Para complicar um pouquinho mais, existem tipos de sinais cujas características exigem freqüências maiores com comprimento de onda menor como, por exemplo, a televisão. Logo o sinal de TV não pode ser alocado em freqüências baixas.

Os controles remotos de aparelhos eletrodomésticos, funcionando com freqüência na faixa do raio infravermelho, estão ocupando também um espaço, para eles reservados, no espectro.

E a cada momento, novos equipamentos surgem, novas tecnologias do “wireless”, ou seja do “sem fio” tendem a ocupar maior espaço na sociedade moderna. Mas cada nova tecnologia requer um espaço novo em um espectro que já não tem como atender a todos os desejos humanos.

Isto fez com que o Homem pesquisasse meios para aumentar os espaços para mais e mais sinais, que a tecnologia pede para inserir na sociedade.

Como o espectro de freqüência é fixo, não podemos aumentá-lo, resta uma alternativa: tentar diminuir a quantidade de informações que necessitam passar pelo mesmo espaço.

Assim, uma das tecnologias encontradas foi a de digitalizar os sinais, de forma a permitir a compactação dos espaços repetitivos do sinal transmitido e, assim, encaixar mais transmissões no mesmo espaço do espectro. A tecnologia digital será tratada na aula específica.

*Com informação: Willians Cerozzi Balani | www.willians.pro.br

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