O QUE VOCÊ PRECISA
SABER SOBRE TRANSMISSORES
Não existe nada mais fantástico aos olhos do
amante da Eletrônica, que a possibilidade de enviar um sinal através do espaço e
quase instantaneamente, obter seus resultados; num equipamento distante, em
alguns casos, a centenas ou milhares de quilômetros.
A fascinação que a transmissão de ondas
eletromagnéticas pelo espaço provoca nos praticantes da Eletrônica é enorme,
fazendo deste tipo tipo de atividade algo que até pode trazer alguns problemas,
quando alguém se entusiasma demais, produzindo radíações de forma indevida ou
infringindo a legislação existente sobre o assunto.
No entanto, devidamente manejados e com
conhecimento técnico que impeça os excessos ou as emissões indevidas, podemos
fazer muitas coisas interessantes com pequenos transmissores, como os descritos
neste livro.
GERANDO
SINAIS
Ondas de rádio ou eletromagnéticas, são
produzidas, quando uma corrente de alta frequência circula por um condutor. Este
condutor, que passa a irradiar estas ondas ou sinais recebe o nome de «antena».
Poderíamos pensar que a «quantidade» de
sinais irradiados estaria associada ao tamanho da antena, sendo tanto maior,
quanto maior for a antena, mas isto não é verdade.
O rendimento na transferência do sinal
gerado por um circuito para o espaço por meio de uma antena está diretamente
relacionado com o comprimento da onda deste sinal, conforme mostra a figura 1.
A antena deve ter
um tamanho tal que, em função de seu tipo, mantenha uma certa relação com o
comprimento da onda do sinal a ser irradiado.
Existem diversos tipos de antenas e todas
têm suas dimensões calculadas em função da freqüêncla e portanto do comprimento
de onda do sinal que deve ser irradiado.
Urna antena calculada com perfeição pode
transferir para o espaço toda a potência gerada pelo transmissor e assim ser
obtido o maior rendimento possível.
Entretanto, não basta jogar todo o sinal de
um transmissor no espaço para termos o maior alcance. Outros fatores entram em
jogo e estes nem sempre são bem compreendidos pelos montadores
destes aparelhos.
É comum pensar que o transmissor deva ser
muito potente para que seus sinais possam ir mais longe, porém não é a potência
de um transmissor que determina até onde seus sinais podem chegar. Radioamadores
conseguem enviar seus sinais a milhares de quilômetros com potências da ordem de
milésimos de watt, muito menor que a potência usada nos menores transmissores
publicados neste livro. Para conseguir estes resultados eles utilizam todos os
fatores que possam influir no alcance de uma transmissão.
Por outro lado, emissoras de TV e FM
comerciais em potências que chegam a 100.000 watts (milhões de vezes mais fortes
que nossos pequenos transmissores), não ultrapassam 200 ou 260 km de alcance,
não importando o tamanho da antena nem a sensibilidade do receptor neste caso!
Por que isto?
Ocorre que a frequência de operação, a
posição da antena transmissora e do receptor, assim como o relevo do local
(existência de obstáculos como morros, depressões, prédios, etc) são fatores que
realmente influem no alcance de um transmissor deste tipo.
Devemos notar que os sinais acima de uns 30
ou 40 MHz são propagados em linha reta e não se refletem na ionostera, o que não
ocorre com as chamadas ondas curtas, com frequências abaixo de uns 30 MHz.
Estas ondas podem se propagar na forma de
«saltos» refletindo-se na ionosfera e na Terra de modo a poderem atingir grandes
distâncias. Já as ondas de TV e FM, que estão acima dos 30 MHz, não podem
acompanhar a curvatura da Terra nem contornar grandes obstáculos e por isso «se
perdem» no espaço, com um alcance limitado, conformo observamos na figura 2.
Também observamos que ondas de grandes
comprimento como das faixas de ondas médias têm a
facilidade de contornar morros ou grandes obstáculos,
podendo ser recebidas em maior distância.
O leitor pode notar que recebe com
facilidade as estações de ondas médias em seu radinho, mesmo estando atrás de um
morro, mas isto não ocorre num televisor nas mesmas condições.
Nos casos em que transmissores devam enviar
seus sinais à distancias muito grandes, por exemplo na faixa de ondas curtas,
temos um fator adicional a ser considerado e conhecido muito bem por
radioamadores: a «propagação».
Os radioamadores sabem perfeitamente que não
podem falar com qualquer lugar a qualquer hora. Não basta ligar o transmissor e manter contato
com qualquer parte, por mais potente que ele seja, pois, não existe a garantia
que ele «vai chegar» até lá.
As condições em que os sinais refletem na
ionosfera
valiam conforme, a hora do dia estando sob influência das radiações solares além de
outros fatores.
Dependendo do momento considerado, conforme
a posição da camadada da ionosfera onde o sinal vai
refletir, o sinal de um transmissor de ondas curtas pode ser recebido a 2 ou 3
mil quilômetros de distância ou não ser captado a apenas algumas
dezenas ou centenas de
metros conforme sugere a figura 4.
Os operadores de rádio nas faixas de ondas
curtas
contam com
tabelas de previsões de propagação editadas pelas autoridades ligadas às
telecomunicações e que permitem determinar o melhor instante, numa determinada
faixa de freqüências, para enviar os sinais a determinado local.
Pelo que foi visto, não tem sentido falar
num transmissor «com tantos quilômetros de alcance», principalmente se ele
operar na faixa de ondas curtas.
Tanto um transmissor de 1000 watts como um
de 0,001 watt podem ter o mesmo alcance sob determinadas condições de operação.
É claro que, se as condições permitirem que
os sinais chequem a um determinado local, o transmissor mais potente pode fazer
com que seu sinal chegue com maior intensidade e assim, facilitar a recepção,
não significando porém, que os sinais mais fracos não possam ser recebidos
também.
Podemos levar esse raciocínio aos pequenos
transmissores experimentais de FM. Na faixa de VHF (entre 30 MHz e 300 MHz), potências
muito pequenas quando não encontram obstáculos podem alcançar distâncias enormes.
No espaço onde não existem obstáculos
físicos ou a própria curvatura da terra para atrapalhar, temos exemplos
interessantes, conforme ilustra a figura 5.
Com apenas 25 W de potência, os
transmissores da Nave Espacial Mariner enviaram sinais de Marte, para a Terra
numa distância de 60 milhões de quilômetros.
Quando o leitor aponta sua antena parabólica
para o satélite a 36.000 quilômetros de altura para receber transmissões de TV
na faixa de SFH (microondas) os transmissores sintonizados não tem mais do que
alguns watts de potência.
O leitor deve ter percebido que nossos
pequenos transmissores com apenas um transistor, se convenientemente explorados,
com boas antenas e outros recursos, podem ir muito longe, muito mais do que os
circuitos potentes de algumas dezenas de watts.
A
FREQÜÊNCIA DO TRANSMISSOR
Na versão mais simples, um transmissor é um
oscilador de alta freqüência que gera um sinal, ou seja uma corrente de
determinadas características que deve ser aplicada a uma antena.
Num transmissor pequeno, por exemplo, as
características do transistor vão determinar até que freqüência ele pode oscilar
e com que potência. Na figura 6, temos dois circuitos típicos mostrando que, se
aumentarmos a tensão num circuito podemos obter maior potência, mas ao mesmo
tempo o transistor também aquece mais e existe um limite para isso.
Assim, quanto maior a tensão e corrente
obtida no coletor do transistor ao gerar o sinal, maior será sua potência. Mas,
além de existirem limites para cada transistor poder operar convenientemente,
temos de levar em conta a eficiência do processo.
A medida que chegamos no limite da capacidade
do transistor em gerar ou amplificar um sinal de determinada freqüência, seu
rendimento cai e em lugar de convertermos toda a energia aplicada em sinais de
alta freqüência que possam ser convertidos em ondas de rádio, passamos a
converter a maior parte da energia em calor.
O que é feito num transmissor, quando
desejamos maior potência, é separar a função de gerar os sinais da função de
amplificá-los.
Assim, usamos um transistor de pequena
potência para gerar os sinais e depois vamos amplificando esses sinais com
transistores ou etapas mais potentes até obter a potência final desejada para
aplicação
numa
antena,
conforme
verificamos na figura 7. No entanto, um transmissor como esse não precisa
somente de componentes especiais, especificamente transistores, mas de uma
disposição destes componentes muito bem estudada. Cada par de bobinas,
forma um transformador de acoplamento, cuja função é transferir o sinal de rádio
de uma etapa para outra com o mínimo de perdas. Isto significa que estas bobinas
precisam estar rigorosamente sintonizadas na freqüência de operação do
transmissor.
Os transistores empregados nestes circuitos
também não são de tipos comuns, principalmente nos casos em que precisamos gerar
e amplificar sinais de freqüências muito elevadas.
Um transistor comum de áudio projetado para
amplificar sinais de baixas freqüências em alguns casos pode conseguir gerar e
amplificar sinais de freqüências elevadas.
Aproveitamos esse fator em alguns projetos
que descrevemos, mas devemos lembrar que ele não está operando na sua função
natural e por isso pode não significar o melhor desempenho do aparelho.
À medida que a freqüência de um sinal
aumenta, a capacidade de amplificar de um transistor ou seja, seu ganho diminui,
até o ponto em que se toma unitário, ou seja, a intensidade do sinal que entra é
a mesma que sai: ele não amplifica mais.
Nessas condições este transistor não serve
para nada, pois temos um circuito que entrega na sua saída um sinal com a mesma
intensidade que aplicado na entrada, veja a figura 8. 
A freqüência em que isto ocorre é denominada
«freqüência de transição» sendo indicada nas características dos componentes por
fT. Assim, podemos ter transistores baratos com potências enormes como o 2N3055,
mas a freqüência em que ele deixa de ser útil está em apenas 1 MHz.
Trata-se de um transistor para aplicações em
áudio e no máximo, podemos empregá-lo num pe queno transmissor de ondas médias,
mesmo assim, já com o rendimento bem abaixo do normal.
Um recurso muito usado por radioamadores que
desejam ter mais potência numa transmissão, principalmente os da faixa dos 11
metros ou CB (Faixa do Cidadão) é a chamada «botina».
A botina é um amplificador linear de
potência para sinais de alta freqüência ligado na saída de um transmissor
visando aumentar sua potência. Um transmissor de 5 W ligado a uma botina, pode
ter saídas de 50 W a 1 000 W e muitos radioamadores fazem isto. Figura 9. 
Veja que, para a faixa do cidadão (11
metros), o aumento da potência para mais de 5 W é proibido, mas isso não ocorre
nas outras modalidades e o uso do amplificador linear é permitido.
Muitos amplificadores lineares além de
aumentarem a intensidade do sinal fundamental a ser irradiado, também amplificam
sinais indevidos que tanto podem vir do transmissor onde estão ligados como
podem ser gerados nos seus próprios circuitos, causando fortes interferências,
principalmente em televisores.
A utilização de filtros apropriados na sua
saída e de ajustes corretos minimiza estes problemas, mas eles sempre devem ser
evitados.
O mesmo problema de irradiação de sinais
indevidos (denominados espúrios ou harmônicas) também ocorre com transmissores
potentes. Um transmissor de potência elevada pode até ter seus sinais penetrando
em amplificadores de áudio, pelos cabos de transdutores que correspondem aos
pontos mais sensíveis do circuito.
PROBLEMAS LEGAIS
Todas as emissões de sinais de rádio são
regulamentadas e existe uma fiscalização constante e severa que detecta com
facilidade as anormalidades. Existem viaturas dotadas de receptores com antenas
direcionais que constantemente monitoram todas as faixas de freqüências e se
detectam alguma anormalidade ou recebem queixas de interferências em serviços
normais ou regulamentados, podem facilmente determinar de onde vêm estes sinais
e entrar em ação.
A operação de pequenos transmissores com
potências baixas, da ordem de milésimos de watt e sem antenas externas de modo
que os sinais não ultrapassem o âmbito domiciliar e portanto, não possam causar
interferências em serviços públicos, estações de FM e de AM é tolerada desde que
ocorra com finalidades puramente recreativas ou experimentais. Potências maiores
em lugares mais amplos, como por exemplo, escolas, sítios, hotéis, estádios,
desde que não causem interferências, também são toleradas.
No entanto, a operação de transmissores
potentes com antenas externas com a possibilidade de alcançar grandes distâncias
dentro de faixas que já estejam ocupadas por serviços regulares e caracterizem a
emissão de «programas», significa a operação de uma estação «pirata» e esta
prática é proibida por lei.
Para operar um transmissor com a finalidade
de manter comunicações entre duas localidades, como por exemplo, duas fazendas
ou mesmo entre dois amigos a uma distância maior que uns 2 ou 3 quilômetros,
existem as seguintes alternativas legais:
A primeira consiste em obter uma licença de
operação para a faixa do cidadão (11 metros ou CB), onde a obtenção de um
prefixo é relativamente simples e os equipamentos usados podem até ser
adquiridos prontos.
Na verdade devemos dar preferência a este
tipo de equipamento, pois os de construção caseira precisam obedecer a certas
normas e passar por uma fiscalização que vai lhes dotar de uma homologação, um
processo trabalhoso e que portanto não compensa.
A potência máxima permitida para operação
nesta faixa é de 5 W e se o leitor acha pouco, é bom saber que muitos
radioamadores brasileiros com esta potência mantém conversações normais com
países tão distantes como a Itália!
Em suma, operando nesta faixa, você conversa
não só, com seus amigos próximos como também pode formar um círculo de amigos
distantes. A segunda alternativa consiste em se tornar um radioamador «de
verdade» ou das faixas dos PY (PY é o indicativo geral dado aos radioamadores do
Brasil). Se você for menor de idade, deve conseguir o prefixo para a chamada
Classe C, mas se for maior pode começar com um Classe B e depois A.
Procure a LABRE (Liga Amadora Brasileira de
Radio Emissão) e obtenha as informações sobre os cursos de radioamador em
andamento ou que devem começar. Nestes cursos, você se preparará para fazer o
exame que lhe dará o direito de operar transmissores com potências que podem
superar os 1.000 watts. Nesta modalidade existem faixas muito bem definidas de
freqüências que você pode operar como dos 3,5 MHz, 7 MHz, 14 MHz, 21 MHz, 28
MHz, etc, com a possibilidade de manter contato com radioamadores de qualquer
parte do mundo.
A terceira possibilidade é para o caso de
você necessitar de um sistema de comunicação bilateral entre duas localidades
distantes que não sejam servidas por serviços telefônicos normais, como por
exemplo, fazendas isoladas. Neste caso, junto às autoridades de sua localidade é
possível conseguir uma autorização para operação na faixa de 3,5 MHz que corresponde à banda
agrária, mas com uma freqüência fixa determinada pelas autoridades. O
transmissor usado deve ser obrigatoriamente de tipo homologado e controlado por
cristal.
