Muitos de nossos leitores gostam de fazer experiências com transmissores, emitindo sinais de forma• não muito controlada e até infringindo leis, o que não é bom. Como obter mais de um transmissor, o que determina sua potência e quais são as restrições legais que regem a operação destes aparelhos, são alguns dos assuntos que abordamos neste interessante artigo.
Não existe nada de mais fantástico do que emitir um sinal através do espaço, e de forma quase instantânea ouvir seus resultados num equipamento receptor distante, em alguns casos até muitos quilômetros. A fascinação que a emissão de ondas eletromagnéticas através do espaço, causa nos praticantes da eletrônica é enorme, fazendo deste tipo de atividade algo que pode até trazer alguns problemas quando alguém se entusiasma demais, emitindo de maneira indevida, ou infringindo as leis que regem os radiotransmissores.
No entanto, devidamente manejados e com conhecimento técnico que não precisa ser muito profundo, podemos fazer mui tas coisas interessantes sem problemas legais ou técnicos.
GERANDO SINAIS
Ondas de rádio são produzidas quando uma corrente de alta frequência circula por condutor. Este condutor irradia os sinais e recebe o nome de 'antena". Poderíamos pensar que a quantidade de "sinais" que jogamos no espaço, seria tanto maior, quando maior for o tamanho da antena, mas isso não é verdade. O rendimento na transmissão de um sinal de rádio, ou seja, das ondas que vão para o espaço está relacionado com a dimensão da antena em função das frequências, (figura 1).
Existem diversos tipos de antenas e todas têm suas dimensões calculadas exatamente em função da frequência do transmissor com que operam. Uma antena dimensionada com perfeição "joga" no espaço toda a potência gerada pelo transmissor e assim obtemos o maior rendimento.
Veja então, que o problema de termos maior rendimento e, portanto, maior alcance, não está no fato de termos a antena no tamanho certo. A questão do alcance é também muito mal interpretada por muitos de nossos leitores.
Não é a potência de um transmissor que determina até onde ele pode enviar seus sinais. Radioamadores têm conseguido comunicações de mais de 10 000 quilômetros com transmissores de 10 mW (igual ao nosso microtransmissor de FM) mas usando antenas apropriadas e operando em frequências também apropriadas e com receptores sensíveis "do outro lado" para receber os sinais muito fracos.
Por outro lado, uma estação de TV com 100 000 watts (milhões de vezes mais forte que o nosso microtransmissor de FM) não vão além de 150 km e não importa a antena utilizada na emissão, bem como a sensibilidade do receptor por que isso?
O que ocorre é que a frequência de operação, a posição da antena transmissora e do receptor assim como o relevo do local são fatores que realmente influem no alcance de um transmissor. Assim, enquanto as chamadas ondas curtas podem refletir nas camadas altas da atmosfera e por isso chegam a grandes distâncias com facilidade as ondas de televisão (VHF, FM, etc) por não se curvarem em sua trajetória, não acompanham a terra e algumas centenas de quilômetros na estação não podem ser mais alcançadas a não ser por urna antena que esteja a quilômetros de altura, (figura 2).
Do mesmo modo, enquanto certos tipos de ondas, como as longas e médias, podem contornar certos obstáculos, como: morros e assim serem recebidas atrás de uma colina ou serra, isso não ocorre com o EM, VHF e UHF
Isso significa que facilmente recebemos o sinal fraco de um transmissor de ondas curtas ou médias atrás de um morro, mas não poderemos captar com perfeição a potente estação de TV que está "do outro lado". Nos casos em que os transmissores conseguem enviar seus sinais para distâncias muito grandes, por exemplo, na faixa de ondas curtas, temos um fator adicional a ser considerado e que os radioamadores sabem muito bem o que significa. Trata-se de "propagação".
Não podemos simplesmente desejar falar com um local e ligar o transmissor, por mais potente que seja, para que tenhamos a garantia que seu sinal vai chegar até lá. As condições de reflexão na ionosfera, as atividades solares, os horários do dia influem na propagação da onda e, em alguns casos, mesmo conseguindo chegar a 1 000 km com um transmissor de apenas 1 watt, às vezes, com um transmissor de 1000 watts não conseguimos falar "com a esquina" a uma distância de apenas alguns quilômetros, (figura 4).
Nas comunicações de longas distâncias da faixa de ondas curtas o operador tem de saber como, quando e com que equipamento pode fazer um determinado contato via rádio. O leitor já deve ter percebido, que nas condições indicadas, quando falamos em transmissores de ondas curtas, não tem sentido dizer que um transmissor tem "tantos quilômetros de alcance".
Tanto um transmissor de 1 000 watts como um de 1 milésimo de watt, podem ter os mesmos alcances se as condições de operação, a antena e outros fatores assim o determinarem!
É claro que, com um transmissor mais potente, se as condições permitirem que um sinal chegue a um determinado local, sua recepção pode ser feita com mais facilidade, superando mais facilmente ruídos e exigindo receptores menos sensíveis, mas isso não significa que outros sinais mais fracos não sejam recebidos. Isso também é válido para pequenos transmissores experimentais de FM.
Na faixa de VIU potências muito pequenas quando não encontram obstáculos podem alcançar distâncias enormes. No espaço, onde não existem morros ou a própria curvatura da terra para atrapalhar isso se torna evidente, (figura 5).
Com apenas 25 watts de potência o Mariner enviou de Marte a 60 milhões de quilômetros de transmissões de TV para a terra que puderam ser captadas por antenas especiais. Alguns watts é a potência com que operam os satélites de TV cujos sinais são recebidos a uma distância de 36 000 quilômetros por meio das antenas parabólicas.
Isso significa que, se convenientemente ligado a uma antena, um pequeno transmissor de 1 transistor, com alguns miliwatts de potência como nosso "microtransmissor" pode chegar a vários quilômetros, enquanto dm "grande transmissor" com antena imprópria não vai além de alguns metros.
Mas, o que determina a frequência de um transmissor?
Um transmissor consiste basicamente num oscilador de alta frequência que gera um sinal, ou seja, uma corrente com determinadas características. Num transmissor pequeno, por exemplo, as características do transistor determinam a intensidade máxima que o sinal gerado vai ter, (figura 6).
Assim, tanto Maior a tensão e a corrente que obtemos no coletor do transistor ao gerar o sinal, maior será sua potência. No entanto, além de existirem limites para um determinado transistor poder operar convenientemente, temos também de levar em Conta a eficiência.
À medida que chegamos no limite da capacidade do transistor em gerar um sinal, seu rendimento cai e em lugar de convertemos toda a energia aplicada em sinais de alta frequência que possam ser irradiados, passamos a converter esta energia em calor.
O que se faz num transmissor potente e que se exija maior rendimento e estabilidade é separar as funções de gerar e amplificar os sinais. Assim, usamos um pequeno transmissor para gerar os sinais e depois vá amplificando estes sinais com transistores mais potentes até obter o máximo na saída, conforme mostra a figura 7.
No entanto, um circuito deste tipo além de exigir transistores especiais também precisa de uma montagem muito precisa. Cada bobina que faz o acoplamento do sinal de uma etapa para outra, precisa estar rigorosamente sintonizada na frequência de operação desejada. Se isso não ocorrer temos uma perda de sinal e não amplificação.
Os transistores usados na amplificação e produção dos sinais em pequenos e grandes transmissores também não são de tipos comuns. Um transistor comum, que seja feito para amplificar sinais de áudio por exemplo, talvez possa amplificar sinais que não sejam de frequências muito altas em alguns transmissores, mas não são feitos para isso.
À medida que a frequência aumenta a capacidade de amplificar de um transistor, ou seja, seu ganho vai diminuindo até que chega um ponto em que ele se torne igual a um. Nestas condições não há amplificação, o que entra sai e o transistor realmente não serve para nada, (figura 8). A frequência em que isso ocorre é denominada "frequência de transição" ou fT. Assim, podemos ter transistores baratos e com potências enormes como o 2N3055, mas a frequência em que ele deixa de ser útil é de apenas 1 MHz! Nem mesmo para pequenos transmissores para a faixa de ondas médias ele serve, se levarmos em conta isso!
Um recurso muito usado por radioamadores que desejam ter mais potência para seus transmissores consiste no uso de um amplificador linear ou popularmente conhecido como "bobina". Um amplificador linear consiste simplesmente numa ou mais etapas amplificadoras de alta frequência, ou seja, um circuito capaz de amplificar sinais de um transmissor, e que deve excitado por um transmissor menor, (figura 9). Um amplificador típico deste tipo admite uma entrada de 5 W e entrega em sua saída potências de 50 a 500 W, dependendo do tipo.
O uso do amplificador linear tem muitas restrições, como por exemplo, a possibilidade de irradiar junto com os sinais desejados também sinais indesejados de frequências que possam causar interferências em aparelhos de TV e outros.
O ajuste de um amplificador deste tipo deve ser feito com cuidado, para que estes problemas sejam evitados. No caso de transmissores que já sejam potentes, a operação indevida pode causar o mesmo problema, com a emissão de espúrios que sendo relativamente fortes podem causar problemas de interferências em televisores, rádios, aparelhos de comunicação e até mesmo entrar por fios não blindados de amplificadores!
PROBLEMAS LEGAIS
As emissões de rádio de todos os tipos são regulamentadas por lei e existe urna fiscalização constante que permite detectar facilmente irregularidades. A regulamentação principal refere-se às frequências que são usadas pelos diversos tipos de serviços. Assim, existem faixas de frequências definidas para as transmissões de radiodifusão, radioamadores, serviços públicos, aviação, etc e que de modo algum podem ser invadidas por outros tipos de transmissão.
A operação de pequenos transmissores com potências da ordem de miliwatts e sem antenas externas de modo que os sinais não ultrapassem o âmbito domiciliar e, portanto, não possam causar interferências na faixa de FM é tolerada desde que ocorra de maneira simplesmente recreativa e experimental. Potências um pouco maiores em lugares mais amplos, como por exemplo, escolas, desde que não interfiram em outras estações também podem ser toleradas.
No entanto, a operação de transmissores potentes com antenas externas com a possibilidade de alcançar grandes distâncias e a emissão de um "programa" caracteriza a operação de uma estação "Pirata" e isso é proibido. Para se operar um transmissor com a finalidade de manter comunicações entre duas localidades, como por exemplo, fazendas, ou mesmo, entre dois amigos a uma distância que seja maior que 1 km, existem as seguintes alternativas legais:
A primeira consiste em se registrar na faixa do cidadão, onde a obtenção de um prefixo é muito simples. Os equipamentos usados, entretanto, não podem ser de construção caseira. Devem ser do tipo homologados ou permitidos, que são vendidos prontos, pois a frequência exata de operação de cada canal deve ser mantida rigorosamente o que uma construção "caseira" nem sempre consegue. A potência máxima permitida para tais aparelhos é de 5 W, mas com esta potência, em condições favoráveis você pode comunicar-se até com outros países. Em suma, operando com um prefixo nesta faixa você se torna um radioamador.
A segunda consiste em se tornar um radioamador mas para a chamada faixa dos PY (indicativo do Brasil). Para esta se você for menor de idade, deverá tirar o prefixo Classe C, mas se for maior poderá ser um Classe B ou mesmo A. Para isso, devemos procurar a LABRE (liga de radioamadores) da capital de seu estado e obter informações de quando será o novo exame. Estudando a programação exigida você fará um exame que inclui o conhecimento de Código Morse e legislação.
Passando no exame você receberá um prefixo e poderá operar nas faixas de 160, 80, 40, 20, 15, 10 metros e outras dependendo da sua Classe e tanto com transmissores montados como adquiridos. A potência máxima para esta categoria de radioamadores chega a ser bem alta: 1 000 W.
A terceira possibilidade consiste no caso em que temos apenas duas localidades distantes que, por falta de outro meio de comunicação precisam usar o rádio. Exemplo disso seriam fazendas e sedes ou filiais.
Neste caso pode-se obter permissão para operar com determinada potência e numa frequência normalmente na faixa dos 80 metros (3,5 MHz) um par de transmissores. No entanto, estes transmissores serão controlados por cristal e obrigatoriamente deve ficar na mesma frequência. A construção de equipamentos caseiros para este caso não é permitida.
