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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.