FAQTOS
 
 

Esta página pretende apresentar conceitos básicos sobre ondas electromagnéticas usando uma linguagem intencionalmente simplificada, para a tornar acessível ao público em geral.

 

faqtos básicos

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    Sistemas de Comunicações Móveis

    Descrição Geral

    Os sistemas de comunicações móveis celulares são uma das aplicações das radiofrequências com mais impacto na nossa sociedade (basta pensarmos no número de pessoas que usam o terminal móvel no seu dia a dia…). O objetivo destes sistemas é o de proporcionar um canal de comunicação entre utilizadores cuja posição é desconhecida e que possam estar em movimento sem qualquer restrição de localização. Para tal, é necessária uma infraestrutura de telecomunicações complexa, cujos elementos visíveis para o público são os terminais móveis (vulgarmente designados por “telemóveis”) e as antenas das Estações Base, que fazem a interface entre o utilizador e o sistema.

    As estações base não são mais que um conjunto de diversos equipamentos que trocam informação com os terminais móveis. De entre os equipamentos que constituem uma estação base, os mais visíveis são as antenas (apenas uma ou várias) e o mastro de suporte. É muito importante diferenciar estes dois elementos (ver ilustração na figura à direita), uma vez que só as antenas emitem radiação ativamente.

    As estações base distribuem-se geograficamente segundo uma rede de forma mais ou menos regular, ao contrário do que acontece por exemplo com a distribuição das antenas de difusão de rádio e televisão. Isto acontece porque os sistemas de comunicações móveis são bidirecionais, ou seja, o terminal móvel para além de receber informação da estação base também transmite sinais no sentido inverso. Assim, e como a capacidade de alcance do terminal móvel é limitada, as estações base têm de estar distribuídas regularmente para garantir que em qualquer local seja possível comunicar; por outras palavras, para garantir aquilo que em linguagem técnica se designa por “cobertura” de um dado local. Esta situação é semelhante ao sistema de iluminação pública, em que os postes de iluminação estão distribuídos de uma forma regular de modo a garantir que cada local seja devidamente iluminado.

    Cada estação base é capaz de estabelecer ligação com um número limitado de terminais móveis, dizendo-se portanto que a sua capacidade é finita. Dependendo do número de chamadas a efetuar num dado local, assim haverá mais ou menos estações base nesse local. É por este motivo que nos centros urbanos, caracterizados por um maior número de utilizadores, existem mais estações base do que nos meios rurais.

    As Antenas

    As antenas das estações base estão tipicamente montadas em torres e mastros, ou no topo e nas fachadas de edifícios. Não é raro encontrar também instalações em postes de iluminação pública, em depósitos de água, no interior edifícios, etc.

    As antenas não emitem radiação de igual forma em todas as direções do espaço, o que significa que o nível de radiação não é o mesmo em toda a área circundante à antena. Esta propriedade é designada por direcionalidade da antena.

    Nos sistemas de comunicações móveis celulares usam-se geralmente dois tipos de antenas: as antenas ominidirecionais e as antenas diretivas. A grande diferença entre estes dois tipos de antena é a forma como distribuem a radiação no espaço. À representação espacial dos níveis de radiação de uma antena chama-se diagrama de radiação. Podem-se observar exemplos de diagramas de radiação nas Figuras 12 e 13.
                


    Figura 12 – Representação da radiação emitida por uma antena omnidirecional
    (imagens obtidas através do programa EMF-Visual, Antennessa).


    Na Figura 12 representa-se o nível de radiação emitido por uma antena omnidirecional. As zonas a sombreado concentram a radiação emitida. Pode-se observar que, no plano horizontal, a radiação é distribuída da mesma forma por todo o espaço. Já na Figura 13, em que se representa a radiação proveniente de uma antena diretiva, se observa que a radiação é essencialmente distribuída numa direção bem definida do espaço.

    Uma característica comum a estes dois tipos de antena e que se pode constatar quer na Figura 12, quer na Figura 13, é que a radiação é geralmente inclinada para o solo. A inclinação dos diagramas de radiação pode ser feita mecânica ou eletricamente.

    Tipicamente, distinguem-se duas zonas de radiação dos campos eletromagnéticos provenientes de uma antena (Figura 14): a zona próxima e a zona distante. A zona próxima vai desde a antena até à distância de alguns comprimentos de onda e caracteriza-se por apresentar uma relação bastante complexa entre os campos elétrico e magnético. A zona distante estende-se desde o limiar da zona próxima até ao infinito e caracteriza-se por os campos elétrico e magnético apresentarem uma relação bem conhecida e serem perpendiculares entre si.
          


    Figura 13 – Representação da radiação emitida por uma antena diretiva
    (imagens obtidas através do programa EMF-Visual, Antennessa).
        

          


    Figura 14 – Zona distante e zona próxima de uma antena.

    Cobertura Eletromagnética

    O nível de radiação proveniente de uma antena de estação base num determinado local depende essencialmente de três fatores: potência radiada pela antena, direcionalidade da antena e distância em relação à antena.

    A forma como é feita a distribuição das estações base faz com que a potência por elas radiada seja baixa, de modo a evitar interferências. Este é outro fator que diferencia as estações base das estações de difusão de rádio e de televisão, caracterizadas por potências radiadas bem mais elevadas (Tabela 1).

     

    Tabela 1 - Potências radiadas por diversas fontes de emissão.

     Sistema  Potência [Watt]
     Lâmpada  60
     Telemóvel (máx. equiv. rad.)  1
     Estação Base (máx. equiv. rad.)  600
     Forno Microondas (exemplificativo)  1000
     Emissores de TV (máx. equiv. rad.)  400 000




    Tal como se pode visualizar na figura à direita, a intensidade do campo eletromagnético radiado por uma antena diminui rapidamente com a distância, tipicamente com o inverso desta. Isto significa que a densidade de potência associada ao campo eletromagnético se reduz de um fator de 4 sempre que se duplica a distância em relação à antena da estação base. A densidade de potência num local dá uma medida da energia que pode ser absorvida por um tecido biológico exposto à radiação de uma fonte eletromagnética.

    Instalação de Estações Base

    A instalação de uma estação base tem de obedecer a vários requisitos de ordem técnica sendo necessária a utilização de ferramentas de planeamento complexas. Para além destes requisitos, há ainda várias autorizações que os operadores precisam de obter, tais como a licença para usar um determinado conjunto de frequências (atribuída pela ANACOM) e a licença de instalação atribuída pelos órgãos municipais de acordo com diversos critérios (p.e., autorizações dos proprietários dos edifícios de instalação, cumprimento dos níveis de referência para efeitos de avaliação da exposição da população a campos eletromagnéticos, e cumprimento das restrições previstas no plano municipal de ordenamento do território).

    Aspectos Gerais que Influenciam os Níveis de Exposição à Radiação

    Transmissão descontínua
    Os sistemas de comunicações móveis não estão a transmitir em contínuo quando se está a efetuar uma comunicação, apesar de isto ser impercetível para os utilizadores. Isto é feito para que vários utilizadores possam utilizar em simultâneo o mesmo canal de comunicação (cada um transmitindo num intervalo de tempo diferente), aumentando assim a capacidade do sistema (como já foi referido acima), além de aumentar a autonomia da bateria do telefone móvel. Este mecanismo de transmissão descontínua faz com que o nível de emissões médio de um telefone móvel seja menor, pois este só está a emitir em alguns instantes de tempo, não emitindo nos restantes.

    Controlo de potência
    O controlo de potência é um mecanismo utilizado pelos sistemas de comunicações móveis onde a potência de emissão se adapta ao mínimo necessário para estabelecer e manter a ligação. Quando se está a utilizar o telefone móvel para efetuar uma comunicação (por exemplo ao fazer uma chamada), este entra em diálogo com a estação base e em cada momento adapta a sua potência de emissão ao mínimo para conseguir chegar até à estação base (e vice-versa), aumentando a potência de emissão no caso de haver obstáculos no percurso entre o telefone móvel e a estação base ou de aumentar a distância entre ambos, e diminuindo quando acontece a situação oposta.
    Ao ser utilizado o controlo de potência, os níveis de exposição vão ser diminuídos, pois o telefone móvel reduz a potência de emissão para o nível mínimo necessário para manter a ligação, diminuindo também assim os fenómenos de interferência e aumentando a própria autonomia da bateria do telefone móvel.

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