Sistema de Microfone Sem Fio SHURE

ESCOLHA e OPERAO DE SISTEMAS DE MICROFONE SEM FIO

NDICEESCOLHA EIntroduo ....................................................................................................................................... 2

OPERAO DE SISTEMASDE

CAPTULO 1SISTEMAS DE MICROFONE SEM FIO: COMO FUNCIONAM ................ 3Transmisso de Rdio ..................................................................................................................... 3

MICROFONE SEM FIO

CAPTULO 2DESCRIO .................................................................................... 6Fonte de Entrada ............................................................................................................................. 6 Transmissor: Descrio Geral ......................................................................................................... 6 Transmissor: Circuito de udio ...................................................................................................... 7 Transmissor Circuito de Rdio ....................................................................................................... 8 Receptor: Descrio Geral .............................................................................................................. 9 Receptor: Circuito de Rdio ............................................................................................................ 9 Receptor: Circuito de udio ......................................................................................................... 10 Receptor: Squelch ......................................................................................................................... 10 Diversidade ................................................................................................................................... 11 Antenas .......................................................................................................................................... 13 Cabo de Antena ............................................................................................................................. 15 Distribuio de Antenas ................................................................................................................ 15

CAPTULO 3BANDAS DE FREQNCIA PARA SISTEMAS SEM FIO ....................... 16VHF ............................................................................................................................................... 16 UHF ............................................................................................................................................... 17 Escolha de Freqncias ................................................................................................................. 18 Compatibilidade de Sistema .......................................................................................................... 18 Freqncias Operacionais: Intermodulao .................................................................................. 18 Freqncias Internas: LO, IF, Multiplicadores a Cristal ............................................................... 21 Interferncias de Rdio de Fora do Sistema .................................................................................. 22 Transmisso de Televiso ............................................................................................................. 22 Transmisso de Rdio ................................................................................................................... 23 Outros Servios de Rdio .............................................................................................................. 23 Alcance dos Sistemas de Microfone sem Fio ............................................................................... 26

CAPTULO 4SISTEMAS SEM FIO: COMO FAZ-LOS FUNCIONAR ....................... 27Escolha de Sistema ........................................................................................................................ 27 Controle por Cristal Vs. Sntese de Freqncia ............................................................................ 27 Configurao: Receptores ............................................................................................................. 29 Configurao: Antenas de Recepo ............................................................................................ 30 Configurao: Baterias .................................................................................................................. 31 Verificao e Operao do Sistema .............................................................................................. 32 Eliminando Problemas em Sistemas de Microfone sem Fio ......................................................... 33 Guia para Eliminao de Problemas ............................................................................................. 34 Apresentaes ............................................................................................................................... 35 Instrumentos Musicais .................................................................................................................. 35 Vocalistas ...................................................................................................................................... 36 Aulas de Aerbica/ Dana ............................................................................................................. 36 Teatro ............................................................................................................................................ 37 Casas de Culto ............................................................................................................................... 37 Bingo ............................................................................................................................................. 38 Cinema/ Videografia ..................................................................................................................... 38 Broadcast ....................................................................................................................................... 39 Aplicaes em Ambientes Grandes/ Mltiplos Ambientes .......................................................... 39 Concluso ...................................................................................................................................... 40 Sobre o Autor ................................................................................................................................ 40

NDICE1

INTRODUOESCOLHA E OPERAO DE SISTEMASDE

MICROFONE SEM FIO

Os muitos usos dos sistemas de microfone sem fio vo desde o entretenimento ao vivo at comunicaes em rbita terrestre. Podem incluir dispositivos desde um sistema simples como o Mr. Microphone at sistemas de parques temticos com at 60 canais. Estes sistemas podem evocar vises de liberdade nos usurios em potencial, e lembranas de antigos desastres em engenheiros de som veteranos. Em todas as suas formas, os sem fio tornaram-se um fato da vida para as pessoas que projetam e usam sistemas de udio. Com o crescente uso de sistemas de microfone sem fio surgiu a necessidade de maior quantidade e qualidade de informaes sobre o assunto. O objetivo deste guia limitado aos sistemas de microfone sem fio usados em aplicaes de udio. Presumese que o leitor tenha certa familiaridade com udio bsico. Entretanto, uma vez que sistemas de microfone sem fio esto sujeitos a certos princpios gerais de rdio, inclumos tambm algumas informaes sobre rdio bsico. Embora haja similaridades entre transmisso de som e transmisso de rdio, muitas das caractersticas dos sistemas de rdio no so nem anlogas aos sistemas de udio, nem tampouco intuitivas. Mesmo assim as idias chave, embora talvez novas, so relativamente simples. O objetivo deste guia proporcionar ao leitor interessado informaes adequadas para permitir a escolha de equipamentos sem fio adequados para uma dada aplicao, e a usar aquele equipamento com sucesso. Alm disso, espera-se que os fundamentos apresentados aqui forneam a usurios regulares de sem fio uma moldura que os ajude a entender mais profundamente esta tecnologia em evoluo. Este guia apresentado em duas partes: como os sistemas de microfone sem fio funcionam, e como fazer com que sistemas de microfone sem fio funcionem. A primeira parte uma introduo tcnica aos princpios bsicos do rdio e s caractersticas dos transmissores e receptores sem fio. A segunda parte discute a prtica de escolha e operao de sistemas de microfone sem fio para aplicaes gerais e especficas. As duas partes foram feitas para serem independentes. A primeira dever ser de interesse para aqueles que especificam ou integram equipamentos sem fio profissionais, enquanto que a segunda parte ser til a qualquer pessoa que trabalhe regularmente com sistemas de microfone sem fio.

INTRODUO2

CAPTULO 1ESCOLHA E

COMO FUNCIONAMTRANSMISSO DE RDIOO rdio pertence a uma classe de campos eletromagnticos variveis no tempo criados por voltagens e/ ou correntes variveis em certas fontes fsicas. Estas fontes podem ser artificiais, como a energia eltrica e circuitos eletrnicos, ou naturais, como a atmosfera (relmpagos) e as estrelas (manchas solares). As variaes dos campos magnticos radiam para longe da fonte, formando um padro chamado de onda de rdio. Assim, uma onda de rdio uma srie de variaes de campo eletromagntico viajando pelo espao. Embora, tecnicamente, qualquer fonte varivel de voltagem ou de corrente produza um campo varivel prximo fonte, aqui o termo onda de rdio descreve variaes de campo que se propagam at uma distncia significativa da fonte. Uma onda sonora tem somente um nico componente de campo (presso do ar). Variaes neste componente criam um padro de mudanas de presso do ar na direo em que a onda de som viaja, mas fora isso no tem qualquer orientao em particular. Em contrapartida, a onda de rdio inclui tanto um componente de campo eltrico quanto um componente de campo magntico. As variaes nestes componentes tm o mesmo padro relativo ao longo da direo em que a onda de rdio viaja, mas so orientados a um ngulo de 90 em relao um ao outro, conforme visto na ilustrao adiante. Em particular, a orientao do componente de campo eltrico que determina o ngulo de polarizao da onda de rdio. Isto particularmente importante para o projeto e operao de antenas.

faixa logo abaixo da luz visvel, que so percebidas como OPERAO DE calor (radiao infravermelha). O espectro total de rdio inclui tanto fontes naturais quanto artificiais conforme indicado na SISTEMAS DE figura 2. MICROFONE

SEM FIO

Figura 2: espectro de rdio freqncia

Magnetic Field

Electric Field

Figura 1: onda de rdio

Como o som, uma onda de rdio pode ser descrita por sua freqncia e amplitude. A freqncia de uma onda de rdio a taxa de variaes do campo medida em Hertz (Hz), onde 1 Hz equivale a 1 ciclo por segundo. O espectro de rdio, ou faixa de freqncias, estende-se de alguns Hz passando pelas faixas de Quilo Hertz (KHz) e Megahertz (MHz), at alm da faixa do Gigahertz (GHz). Os sufixos KHz, MHz e GHz referem-se a milhares, milhes e bilhes de ciclos por segundo, respectivamente. At onde se sabe atualmente, os seres humanos somente so diretamente sensveis s ondas de rdio nas freqncias numa faixa de alguns milhes de GHz, que so percebidas como luz visvel, e naquelas freqncias na

A amplitude de uma onda de rdio a magnitude das variaes de campo e a caracterstica que determina a fora da onda de rdio. Especificamente, ela definida como a amplitude da variao do campo eltrico. medida em Volts por unidade de comprimento e varia de nanovolts/metro (nV/M) a kilovolts/ metro (KV/m), onde nV se refere a um bilionsimo de um Volt e KV significa um mil Volts. O nvel mnimo necessrio para captao de um receptor tpico de rdio de somente alguns dcimos de microvolts (uV, um milionsimo de Volt), porm nveis muito mais altos podem ser encontrados prximo a transmissores e outras fontes. A grande gama de amplitudes de ondas de rdio que podem ser encontradas em aplicaes tpicas exige grande cuidado no projeto e uso de sistemas de microfone sem fio, particularmente os receptores. Outra caracterstica das ondas de rdio, relacionada freqncia, o comprimento da onda. O comprimento da onda a distncia fsica entre o incio de um ciclo e o incio do prximo medida que a onda se move no espao. O comprimento de onda relaciona-se com a freqncia pela velocidade qual a onda de rdio viaja. A velocidade das ondas de rdio (no vcuo) igual a aproximadamente 3 x 10 elevado oitava potncia metros/ segundo, ou cerca de 300.000 Km/s, a mesma velocidade que a luz. Ela no muda com a freqncia ou com o comprimento de onda, mas relaciona-se com estes no seguinte sentido: a freqncia de uma onda de rdio, multiplicada por seu comprimento de onda, sempre igual velocidade da luz. Assim, quanto maior a freqncia de rdio, tanto menor o comprimento de onda, e quanto mais baixa a freqncia, maior o comprimento de onda. Comprimentos de onda tpicos para certas freqncias de rdio so dadas na figura 3. O comprimento da onda tambm tem importantes conseqncias no projeto e uso de sistemas de microfone sem fio, particularmente para antenas. Diferente do som, as ondas de rdio no necessitam de uma substncia fsica (como o ar) para transmisso. De fato, elas se propagam ou viajam mais eficientemente no vcuo do espao. Entretanto, a velocidade das ondas de rdio um pouco mais baixa atravs de vidro do que atravs do ar. Este efeito contribui para a refrao ou curvatura da luz por uma lente. As ondas de rdio tambm podem ser afetadas pelo tipo e composio dos objetos em seu caminho. Em particular,

SISTEMAS DE MICROFONE SEM FIO: COMO FUNCIONAM3

CAPTULO 1ESCOLHA E OPERAO DEelas podem ser refletidas por metal se SISTEMAS DE o tamanho deste objeto de metal for MICROFONE comparvel ou maior SEM FIO que o comprimento da onda de rdio. Superfcies grandes podem refletir tanto ondas de baixas f r e q n c i a s (comprimento grande de onda) quanto de altas freqncias (comprimento pequeno), mas superfcies pequenas somente podem refletir ondas de alta freqncia (curtas). Interessante que Figura 3: tabela de comprimentos de onda de rdio um objeto refletor de metal pode ser poroso, i.e., pode conter buracos ou espaamentos. Contanto que os buracos sejam bem menores que o comprimento de onda, a superfcie de metal comportase como se fosse slida. Isto significa que telas, grades, barras ou outras estruturas de metal podem refletir ondas de rdio cujo comprimento seja maior que o espao entre os elementos da estrutura e menores que o tamanho geral desta. Se o espao entre os elementos for maior que o comprimento de onda, as ondas de rdio passaro atravs da estrutura. A tela de metal na porta de vidro de um forno de microondas reflete as microondas de volta para dentro do forno, mas permite a passagem de ondas de luz (de comprimento menor), o que torna o interior do forno visvel. Mesmo objetos de metal menores que o comprimento de onda podem dobrar ou difratar ondas de rdio. Geralmente, o tamanho, localizao e quantidade e metal na vizinhana das ondas de rdio tero efeito significativo em seu comportamento. Substncias no metlicas (como o ar) no refletem ondas de rdio, mas tambm no so totalmente transparentes. At um certo ponto, elas geralmente atenuam, ou seja, causam perda na fora das ondas de rdio que passam por elas. A quantidade dessa atenuao ou perda uma funo da densidade e composio do material (ou meio), e tambm uma funo do comprimento da onda de rdio. Na prtica, materiais densos produzem mais perdas que materiais mais leves, e ondas longas de rdio (baixas freqncias) podem se propagar a distncias maiores atravs de materiais com grande perda do que as ondas curtas de rdio (altas freqncias). O corpo humano causa perdas significativas a ondas curtas de rdio que o percorram. Um objeto que seja grande o bastante para refletir as ondas de rdio ou denso o bastante para atenu-las pode criar uma sombra no caminho das ondas, a qual pode diminuir muito a recepo de rdio na rea atrs do objeto.

Figura 4: propagao de onda de rdio vs. comprimento de onda ao encontrar obstculos condutores

Um paralelo final entre ondas de som e ondas de rdio est na natureza do padro ou campo da onda de rdio, produzido por vrias fontes em um dado local. Caso hajam reflexes presentes (que quase sempre o caso em eventos em ambiente fechado), o campo de rdio incluir tanto as ondas diretas (aquelas que trafegam pelo caminho mais curto desde a fonte at o local) quanto as ondas indiretas (aquelas que foram refletidas). As ondas de rdio, como as de som, tornamse mais fracas medida que se distanciam de suas fontes, a uma taxa determinada pela lei do inverso do quadrado: ao dobro da distncia, a fora diminui a um fator de 4 (o quadrado de dois). As ondas de rdio que chegam a um dado local, por caminhos diretos ou indiretos, possuem diferentes amplitudes em relao fora da(s) fonte(s) original(is), e quantidade de perdas devidas a reflexes, atenuao material e distncia total percorrida. Aps muitas reflexes as ondas de rdio se tornam mais fracas e essencialmente no direcionais. No limite, elas contribuem para o rudo de rdio ambiente, isto , a energia geral de rdio produzida por muitas fontes naturais e feitas pelo homem atravs de uma longa faixa de freqncias. A fora do rudo ambiente de rdio relativamente constante em uma dada rea, isto , ela no diminui com a distncia. O campo total de rdio em um dado local consiste de ondas diretas, ondas indiretas e do rudo de rdio. O rudo de rdio quase sempre considerado como indesejvel. As ondas diretas e indiretas podem provir tanto da fonte desejada (a transmisso pretendida) quanto de fontes indesejadas (outras transmisses e transmissores de energia de rdio em geral). A recepo com sucesso de rdio depende de um nvel favorvel da transmisso desejada comparado com (os nveis de) transmisso indesejada e rudo. At agora, esta discusso sobre transmisso de rdio s lidou com a onda bsica de rdio. Entretanto, tambm necessrio considerar como esta informao transportada por estas ondas. A informao de udio transmitida por ondas sonoras que consiste em variaes da presso do ar sobre uma grande variedade de amplitudes e freqncias. Esta combinao de amplitudes variantes e de freqncias variantes criam um campo sonoro muito complexas. Estas ondas de presso varivel podem ser processadas por nosso sistema auditivo para perceber a fala, msica, e outros sons inteligveis (informao).

SISTEMAS DE MICROFONE SEM FIO: COMO FUNCIONAM4

CAPTULO 1ESCOLHA EA informao de rdio geralmente transmitida usandose s uma freqncia. Esta onda eletromagntica nica varia em amplitude, freqncia, ou alguma outra caracterstica (tal como a fase), e na maioria das transmisses de rdio nem a onda nem sua variao podem ser detectadas ou processadas diretamente pelos sentidos humanos. De fato, a onda em si no a informao, mas sim o portador da informao. Na realidade, a informao contida na variao de amplitude ou na variao de freqncia, por exemplo. Quando uma onda de rdio contem informaes, chamada de sinal de rdio. O termo para variao de ondas de rdio modulao. Se a amplitude da onda variada, esta tcnica chamada de Modulao de Amplitude, ou AM. Se a freqncia que varia, isto chamado de Modulao de Freqncia ou FM. A quantidade de informao que pode ser transportada em um sinal de rdio depende da quantidade e tipo de modulao que pode ser aplicada onda de rdio bsica, bem como da freqncia base da onda de rdio. Isto limitado pela fsica at um certo ponto, mas tambm limitado por rgos reguladores, como o DENTEL, no caso brasileiro. Para sinais AM, a onda de rdio tem uma freqncia nica (constante) de alguma amplitude bsica (determinada pela potncia do transmissor). Esta amplitude variada para mais e para menos (modulada) pelo sinal de udio para criar o sinal de rdio correspondente. A quantidade mxima (legal) de modulao de amplitude permite apenas um sinal de udio de resposta de freqncia limitada (em torno de 50 a 9000 Hz) e de faixa dinmica limitada (cerca de 50 dB).


MICROFONE SEM FIOFigura 6: portadora de FM modulada

Embora os detalhes dos transmissores e receptores de microfone sem fio devam ser abordados na prxima seo, deve ser mencionado aqui que todos os sistemas discutidos nesta apresentao usam a tcnica FM. As razes para isto so as mesmas encontradas para os sistemas de transmisso comercial. Mais informaes podem ser enviadas em um sinal tpico de FM, permitindo a transmisso de sinais de udio de maior fidelidade. Alm disso, receptores de FM so inerentemente menos sensveis a muitas fontes comuns de rudo de rdio, tais como relmpagos e equipamentos de gerao de energia eltrica, porque o componente AM de tais interferncias rejeitado.

SISTEMAS DE MICROFONE SEM FIO: DESCRIOA funo de um rdio ou de um sistema sem fio enviar informaes na forma de um sinal de rdio. Nesta apresentao, consideramos a informao como sendo um sinal de udio, mas claro que vdeo, dados ou sinais de controle podem todos ser enviados por meio de ondas de rdio. Em cada um dos casos, a informao precisa ser convertida em um sinal de rdio, transmitida, recebida e reconvertida sua forma original. A converso inicial consiste em usar a informao original para criar um sinal de rdio modulandose uma onda bsica de rdio. Na converso final, uma tcnica complementar usada para demodular o sinal de rdio, para recuperar a informao original. Um sistema de microfone sem fio consiste geralmente de trs componentes principais: uma fonte de entrada, um transmissor, e um receptor. A fonte de entrada fornece um sinal de udio para o transmissor. O transmissor converte o sinal de udio em um sinal de rdio e o irradia, ou transmite, para a regio sua volta. O receptor capta ou recebe o sinal de rdio e o reconverte em um sinal de udio. Componentes adicionais de um sistema incluem antenas e, possivelmente, cabos de antena e sistemas de distribuio. Os processos e os componentes bsicos so funcionalmente similares ao rdio, TV comerciais e outras formas de comunicao de rdio. A diferena a escala dos componentes e as configuraes fsicas do sistema.

SISTEMAS DE MICROFONE SEM FIO: COMO FUNCIONAM

(b) AM

Figura 5: portadora de AM modulada

Para sinais FM, a onda de rdio tem uma amplitude constante (novamente determinada pela potncia do transmissor) e uma freqncia bsica. A freqncia bsica de rdio variada para mais e para menos (modulada) pelo sinal de udio para criar o sinal de rdio correspondente. Esta modulao de freqncia chamada desvio, uma vez que faz com que a portadora se desvie para cima e para baixo de sua freqncia bsica, ou sem modulao. O desvio uma funo da amplitude do sinal de udio e geralmente medida em Quilo Hertz (KHz). Valores tpicos de desvio de sistemas de microfone sem fio vo de cerca de 12 KHz a 45 KHz, dependendo da banda de freqncia operacional. A quantidade mxima (legal) de desvio permite um sinal de udio de maior resposta de freqncia (cerca de 50 a 15.000 Hz) e maior faixa dinmica (mais de 90 dB) que a faixa de AM.

Figura 7: diagrama de sistema de rdio

5

CAPTULO 2ESCOLHA E OPERAO DE SISTEMASDE

DESCRIOH quatro configuraes bsicas de sistemas de microfone transmisso e de recepo, conforme necessrio para diferentes aplicaes. Este trabalho ir focar em sistemas consistindo de um transmissor porttil e de um receptor estacionrio. O transmissor geralmente transportado pelo usurio, que livre para se movimentar no local, enquanto que o receptor fixo em uma posio. Numa configurao como esta, a fonte de entrada geralmente um microfone ou um instrumento musical eletrnico. A sada do receptor tipicamente enviada a um sistema de som, equipamento de gravao ou um sistema de broadcast (transmisso de ondas de rdio). Esta a configurao do microfone sem fio padro, e o formato mais amplamente usado em aplicaes de entretenimento, sistemas de reforo de som, e de broadcast. A segunda configurao emprega um transmissor fixo e um receptor porttil. Neste caso, o receptor carregado (transportado) pelo usurio, enquanto o transmissor estacionrio. A fonte de entrada do transmissor nestes casos geralmente um sistema de som, de reproduo de som, ou outra fonte instalada. A sada do receptor geralmente monitorada por meio de fones de ouvido ou de caixas acsticas. Ela pode alimentar um gravador porttil de udio ou de vdeo. Esta a configurao de sistemas de microfone sem fio para audio assistida (tipo aparelho para surdez n. do t.), traduo simultnea, monitores tipo in-ear (dentro do ouvido), e vrios usos pedaggicos. Esta tambm , naturalmente, a configurao dos sistemas de rdio e de TV comerciais, quando o receptor mvel, caso dos rdios portteis ou automotivos. A terceira configurao consiste de transmissor e receptor ambos mveis. Os usurios de ambos os componentes so livres para se movimentarem. Novamente, a fonte de entrada geralmente um microfone, e a sada geralmente um fone de ouvido. Esta a configurao de sistemas Intercom Sem Fio, embora cada usurio, em geral, tenha tanto um transmissor quanto um receptor, para permitir comunicao de duas mos. Outra aplicao desta configurao em transmisso de udio de um microfone sem fio para uma cmera/ gravador porttil em atividades de broadcast, cinema, e gravao em vdeo. A quarta configurao compreende um transmissor e um receptor, ambos estacionrios. A entrada tpica seria uma fonte de reproduo ou um console de mixagem, enquanto que a sada poderia ser para um sistema de som ou uma estao transmissora. Exemplos desta configurao so fontes sem fio de udio alimentando mltiplos conjuntos de amplificadores / caixas acsticas para sistemas temporrios de som distribudo, conexes remotas a estdio via rdio e, claro, transmisses comerciais ou no-comerciais de transmissores fixos para receptores fixos.

MICROFONE sem fio, relacionadas mobilidade dos componentes de SEM FIO

Embora isto imponha alguns limites em fontes de entrada, veremos que quase todo tipo de sinal de udio pode ser usado com um sistema ou outro. A fonte mais comum de udio um microfone, que pode ter uma variedade de formas: de mo, de lapela, de cabea, montado em instrumento, etc. O sinal de udio fornecido por esta fonte uma freqncia de udio, em nvel de microfone, e geralmente de baixa impedncia. Uma vez que a parte sem fio do microfone sem fio serve s para substituir o cabo, as caractersticas e o desempenho de um microfone em particular no deve mudar quando usado como parte de um sistema de microfone sem fio. Por isso, a escolha do tipo de microfone para um sistema sem fio deve ser feita do mesmo modo como para os microfones com fio. As escolhas habituais de princpio operacional (dinmico/ condensador), resposta de freqncia (plana/ formatada), direcionalidade (omni ou unidirecional), sada eltrica (balanceada/ no balanceada, baixa ou alta impedncia), e projeto fsico (tamanho, formato, montagem, etc.) precisam ser feitas. Os problemas resultantes da m escolha de microfones somente sero agravados em uma aplicao sem fio. Outra fonte de entrada muito comum um instrumento musical, como uma guitarra eltrica, ou um teclado eletrnico porttil. O sinal destas fontes outra vez freqncia de udio, em nvel de microfone ou de linha, e geralmente de alta impedncia. Os nveis potencialmente mais altos de sinal e as impedncias mais altas podem afetar a escolha do transmissor. Finalmente, fontes gerais de sinal de udio, como as sadas de um console de mixagem, cassete ou CD-players podem ser consideradas, embora apresentem uma grande variao de nveis e impedncias. Contanto que estas caractersticas estejam dentro das capacidades de entrada do transmissor, estas fontes podem ser usadas com sucesso.

SISTEMAS DE MICROFONE SEM FIO: DESCRIO6

TRANSMISSOR: DESCRIO GERALComo foi dito antes, os transmissores podem ser fixos ou mveis. Independente do tipo, os transmissores geralmente possuem somente uma entrada de udio (tipo microfone ou linha), mnimos controles e indicadores (fora, ajuste de ganho de udio) e uma s antena. Internamente, tambm so funcionalmente o mesmo, exceto pela fonte de alimentao: fora AC para os de tipo fixo, e baterias para os modelos portteis. Os importantes recursos do projeto de transmissores sero mostrados no contexto das unidades portteis.

FONTE DE ENTRADAA fonte de entrada qualquer aparelho que fornea ao receptor um sinal de udio apropriado. Sinal de udio Apropriado significa um sinal eltrico dentro de uma certa faixa de freqncia (udio), uma certa faixa de voltagem (nvel de microfone ou nvel de linha), e faixa de impedncia (alta ou baixa) que possam ser processadas pelo transmissor.Figura 8: ilustrao do transmissor

Transmissores portteis possuem trs formas: bodypack (usado preso ao corpo), de mo e de encaixe. Cada um destes tem suas variaes quanto a tipos de entrada, controles, indicadores e antenas. A escolha do tipo de transmissor

CAPTULO 2ESCOLHA Egeralmente indicada pela escolha da fonte de entrada: microfones de mo geralmente necessitam de transmissores de mo ou de encaixe, enquanto que quase todas as outras fontes so usadas com transmissores tipo bodypack. Os bodypacks (tambm chamados s vezes transmissores de cinto) so tipicamente de tamanho reduzido, em formato retangular. Geralmente so providos de um clipe que fixado na roupa ou no cinto, ou colocado no bolso. A entrada da fonte ao bodypack se d por meio de um cabo que pode estar permanentemente preso ou solto do transmissor. Este conector pode permitir que um mesmo transmissor possa ser usado com uma variedade de fontes de entrada. Os controles de um transmissor bodypack incluem pelo menos uma chave de Liga/Desliga e uma chave de mute (emudecimento), permitindo que a entrada de udio seja silenciada sem interromper o sinal de rdio. Outros controles podem incluir ajuste de ganho, atenuadores, limitadores, nos sistemas sintonizveis, a possibilidade de escolha de freqncia. Indicadores (geralmente LEDs) de transmissor ligado e de carga da bateria so comuns e desejveis, ao passo que unidades sintonizveis s vezes incluem leituras digitais de freqncia. Finalmente, a antena para o bodypack pode ser na forma de um fio flexvel, uma antena curta de borracha, ou o prprio cabo de entrada, como o cabo da guitarra ou de um microfone de lapela. Transmissores de mo, como o nome indica, consistem de um microfone de mo com cpsula vocal integrada a um transmissor embutido no corpo do microfone. O conjunto completo parece s ligeiramente maior que um microfone de mo com fio. Ele pode ser levado na mo ou montado em um pedestal de microfone, usando-se o adaptador basculante apropriado. A entrada da cpsula ao transmissor direta, por meio de um conector interno ou de fios. Alguns modelos possuem cpsulas removveis ou intercambiveis. Os controles dos transmissores de mo geralmente se limitam a uma chave Liga/Desliga, uma chave de mute, e ajuste de ganho, embora, do mesmo modo, alguns modelos possam incluir uma seleo de freqncia. Os indicadores so comparveis aos dos transmissores bodypack. A antena geralmente oculta dentro do transmissor de mo, embora certos tipos (geralmente UHF) usem uma antena externa curta. Transmissores de encaixe so um tipo especial projetado para serem conectados diretamente a um microfone de mo tpico, permitindo de modo eficiente que muitos microfones comuns se transformem em sem fio. O transmissor fica instalado em um pequeno compartimento retangular ou cilndrico, com um conector integral tipo XLR fmea. Os controles e indicadores so comparveis aos encontrados nos bodypacks, e a antena geralmente interna. Enquanto os transmissores podem variar grandemente em sua aparncia externa, internamente todos precisam desempenhar a mesma tarefa: usar o sinal de udio de entrada para modular uma (onda) portadora de rdio e transmitir o sinal de rdio resultante de modo eficiente. Embora haja muitos modos diferentes de se projetar transmissores sem fio, certos elementos funcionais so comuns maioria dos projetos atuais. til descrever estes elementos, para termos uma viso do desempenho geral e dos usos dos sistemas de microfone sem fio.


MICROFONEFigura 9: diagrama de blocos de um transmissor controlado a cristal

SEM FIO

TRANSMISSOR: CIRCUITO DE UDIOA primeira parte do transmissor tpico o circuito de entrada. Esta seo faz o casamento eltrico adequado entre a fonte de entrada e o resto do transmissor. Ela precisa lidar com a gama de nveis de entrada prevista e apresentar a impedncia correta fonte. Controles de ganho e chaves de impedncia permitem maior flexibilidade em alguns projetos. Em certos casos. O circuito de entrada tambm oferece energia eltrica para a fonte (para cpsulas de microfones a condensador). O sinal deste estgio de entrada passa para a seo de processamento de sinal, que otimiza o sinal de udio de vrias maneiras, face s restries impostas pela transmisso de rdio. O primeiro processo uma equalizao especial chamada prnfase, que projetada para minimizar o nvel aparente de rudo de alta freqncia (Hiss, ou chiado), que i n e v i t a v e l m e n t e Figura 10a: pr-nfase no transmissor acrescentado durante a transmisso. A nfase nada mais que um reforo especialmente projetado das altas freqncias. Quando combinada com uma de-nfase igual (mas oposta) no receptor, o efeito resultante uma Figura 10b: de-nfase no transmissor reduo do rudo de alta freqncia em at 10 dB. O segundo processo chamado companding (mistura de compresso e expanso), que projetada para compensar a faixa dinmica limitada da transmisso de rdio. A parte do processo efetuada no transmissor compresso, na qual a faixa dinmica do sinal de udio reduzida ou comprimida, tipicamente por um fator de 2:1. De modo semelhante, quando esta conjugada com uma expanso igual mas oposta do sinal no receptor, a faixa dinmica original do sinal de udio restaurada. Quase todos os sistemas de microfone sem fio atuais empregam algum tipo de compresso/ expanso, permitindo uma faixa dinmica potencialmente maior que 100 dB. Um refinamento encontrado em alguns projetos de companding a diviso do sinal de udio em duas ou mais faixas de freqncia. Cada faixa sofre ento uma pr-nfase e comprimida individualmente. No receptor so aplicadas denfase e expanso separadamente para cada uma destas faixas,


CAPTULO 2ESCOLHA E OPERAO DE SISTEMASDE50dB DYNAMIC RANGE

MICROFONE SEM FIO

Radio Frequency

Figura 11: compander Figura 12a: espectro de sinal FM no modulado

antes de serem combinadas novamente em um sinal de faixa completa. Embora mais caros, os sistemas companding multifaixas podem ter uma capacidade maior de aumentar a faixa dinmica e a relao sinal-rudo aparente atravs de toda a faixa de udio. Em muitos transmissores, um processo adicional chamado de limitao aplicado ao sinal de udio. Isto feito para evitar sobrecarga e distoro nos estgios subseqentes de udio, ou para evitar supermodulao (desvio excessivo de freqncia) do sinal de rdio. O limitador evita automaticamente que o nvel do sinal de udio exceda alguns nveis previamente determinados, e geralmente aplicado aps a pr-nfase e o companding.

Radio Frequency

Figura 12b: espectro de sinal FM modulado

TRANSMISSOR: CIRCUITO DE RDIOAps o processamento, o sinal de udio enviado a um oscilador controlado por voltagem (VCO). Esta a seo que realmente converte o sinal de udio em um sinal de radio, por meio de uma tcnica chamada Modulao de Freqncia (FM). O sinal de udio de freqncia (relativamente) baixa controla um oscilador de alta freqncia para produzir um sinal de rdio cuja freqncia modula ou varia em proporo direta ao sinal de udio. O valor mximo de modulao chamado de desvio, e especificado em Quilo Hertz (KHz). A quantidade de desvio produzida pelo sinal de udio uma funo do projeto do transmissor. Sistemas com desvio maior que a freqncia de modulao so chamados de banda larga (wide band), enquanto que sistemas como desvio menor que a freqncia de modulao so chamados de banda estreita (narrow band). Muitos transmissores sem fio situam-se na faixa superior da categoria banda estreita. A freqncia base, ou seja, sem modulao, do oscilador de um sistema de freqncia nica fixa. Por projeto, a freqncia do sinal do VCO (para um transmissor convencional, controlado a cristal) muito mais baixa que a freqncia de sada desejada par ao transmissor. Para poder obter uma dada freqncia de transmissor, a sada do VCO passa por uma srie de estgios multiplicadores de freqncia. Estes multiplicadores so geralmente uma combinao de dobradores, triplicadores, ou mesmo de quadruplicadores. Por exemplo, um transmissor que empregue dois triplicadores (para uma multiplicao por 9) usaria um VCO com uma freqncia base de 20 MHz para obter uma freqncia transmitida de 180 MHz. Os multiplicadores tambm funcionam como amplificadores, para que o sinal de sada esteja tambm no nvel de potncia desejado.

Alguns transmissores ajustveis usam mltiplos cristais para obter mltiplas freqncias. A freqncia base do VCO para a maioria dos sistemas ajustveis determinada por uma tcnica chamada de sntese de freqncia. Um circuito de controle chamado Phase-Locked-Loop (PLL, ou Loop de Fase Travada) usado para calibrar a freqncia do transmissor em relao a um clock de referncia, por meio de um divisor de freqncia ajustvel. Quando se muda o divisor em passos individuais, a freqncia do transmissor pode ser variada com preciso ou afinada na faixa desejada. Projetos de freqncia sintetizada permitem que o sinal de udio module o VCO diretamente na freqncia do transmissor. No h necessidade de estgios multiplicadores.


Figura 13: diagrama de blocos de transmissor por sntese de freqncia

O ltimo elemento interno do transmissor a fonte de alimentao. Para transmissores portteis, a potncia fornecida por baterias. Uma vez que o nvel de voltagem de baterias diminui medida que se descarregam, necessrio projetar o aparelho de modo a que possa operar em uma ampla gama de voltagens e/ou usar um circuito regulador de voltagem. Muitos projetos, especialmente aqueles que usam uma bateria de 9 Volts, usam diretamente a voltagem da bateria. Outros, tipicamente aqueles usando pilhas de 1,5 V, possuem conversores DC - DC que elevam a baixa voltagem at o valor operacional desejado. A vida da bateria varia

CAPTULO 2ESCOLHA Egrandemente entre os transmissores, desde somente algumas horas at vinte horas, dependendo da potncia de sada, tipo de bateria, e da eficincia geral do circuito. operacional do receptor. Para um receptor de freqncia nica, OPERAO DE a entrada pode ser relativamente estreita. Para um receptor ajustvel esta deve ser ampla o bastante para acomodar a faixa SISTEMAS DE de freqncias desejada, caso o prprio filtro de entrada no MICROFONE seja ajustvel. Estes filtros de entrada usam circuitos de filtro SEM FIO que vo de simples bobinas a ressonadores helicoidais de preciso. A segunda seo do receptor o oscilador local (geralmente abreviado como LO). Este circuito gera uma freqncia de rdio constante que relativa freqncia do sinal de rdio recebido, mas que difere deste por um valor definido. Receptores de freqncia nica possuem um oscilador local (LO) de freqncia fixa, novamente usando um cristal de quartzo. Receptores ajustveis possuem um LO ajustvel, que geralmente usa um projeto de sntese de freqncia.

RECEPTOR: DESCRIO GERALExistem projetos de receptores tanto fixos quanto portteis. Receptores portteis parecem externamente com transmissores portteis: eles so caracterizados por seu tamanho pequeno, uma ou duas sadas (microfone/ linha, fone de ouvido), controles e indicadores mnimos (energia, nvel) e (geralmente) uma nica antena. Internamente eles so funcionalmente similares a receptores fixos, mais uma vez com a exceo da fonte de alimentao (bateria versus AC). Os recursos importantes dos receptores sero apresentados no contexto das unidades fixas, que possuem uma variedade maior de opes. Os receptores fixos oferecem vrios recursos: as unidades podem ser posicionadas livremente ou montadas em rack; as sadas podem incluir nvel de microfone ou de linha, balanceado ou desbalanceado 1, bem como fones de ouvido. ; indicadores de energia e de nvel de sinal de udio/ rdio geralmente esto presentes; as antenas podem ser removveis ou instaladas de modo permanente. Como os transmissores, os receptores podem variar grandemente na forma, mas internamente todos devem atingir um objetivo comum: receber o sinal de rdio eficientemente e convert-lo em uma sada de sinal de udio adequada. Tambm aqui proveitoso examinar os principais elementos funcionais do receptor tpico.

SISTEMAS DE MICROFONE SEM FIO: DESCRIO

Figura 15: diagrama de blocos de um receptor a cristal

RECEPTOR: CIRCUITO DE RDIOA primeira seo do circuito receptor o front end, ou entrada. Sua funo oferecer um primeiro estgio de filtragem de rdio freqncia (RF), para evitar que sinais de rdio indesejados causem interferncia nos estgios subseqentes. Ele deve rejeitar efetivamente sinais que sejam substancialmente maiores ou menores que a freqncia

Figura 14: ilustrao de um receptor

A seguir, o sinal recebido filtrado e a sada do oscilador local so injetados na seo do mixer, o misturador. O mixer, em um receptor de rdio, um circuito que combina estes sinais (em um processo chamado heterodinizao) para produzir dois novos sinais: o primeiro sinal a uma freqncia que a soma do sinal freqncia recebido e a freqncia do oscilador local, enquanto que o segundo a uma freqncia que a diferena entre o sinal freqncia recebido e a freqncia do oscilador local. Tanto o sinal somado quanto o sinal subtrado contem a informao de udio contida no sinal recebido. Deve ser notado que a freqncia LO pode ser maior ou menor que a freqncia recebida, e mesmo assim apresentar a mesma diferena de freqncia quando combinado no mixer. Quando a freqncia LO menor (mais baixa) que a freqncia recebida (o caso mais comum), o projeto chamado lowside injection, injeo da parte inferior; quanto ele acima, chamado high-side injection, injeo da parte superior. Os sinais soma e diferena so ento enviados a uma srie de estgios de filtro, todos afinados na freqncia do sinal diferena. Esta freqncia a freqncia intermediria (IF), assim chamada porque menor que a freqncia de rdio recebida mas ainda assim maior que a freqncia de udio final.

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CAPTULO 2ESCOLHA E OPERAO DE Ela tambm a quantidade definida usada para determinara freqncia do oscilador local da seo anterior. Os filtros de SISTEMAS DE IF precisamente afinados so projetados para rejeitar MICROFONE completamente o sinal soma, assim como a freqncia LO e o sinal original recebido, e quaisquer outros sinais de rdio SEM FIO que possam ter passado pela entrada (front end). Os filtros IF permitem a passagem somente do sinal diferena. Isto converte efetivamente a freqncia de rdio recebida (RF) a um sinal de freqncia intermediria muito mais baixa (IF), e torna o processamento subseqente de sinal mais eficiente. Se somente um LO e um estgio de mixer so usados, ento s uma freqncia intermediria produzida, e o receptor chamado de tipo converso simples. Em um receptor de converso dupla, o sinal recebido convertido no IF final em dois estgios sucessivos, cada qual com seu prprio LO e mixer. Esta tcnica pode oferecer maior estabilidade e rejeio de interferncia, embora com maior complexidade de projeto e custo. A converso dupla mais comum em projetos de receptores UHF, onde freqncia de sinal recebida extremamente alta. O sinal IF finalmente injetado no estgio detetor, que demodula, ou seja, extrai o sinal de udio por meio de um entre vrios mtodos possveis. Uma tcnica padro conhecida como quadratura. Quando dois sinais esto fora de fase em relao um ao outro por exatos 90, diz-se que esto em quadratura. Quando tais sinais so multiplicados juntos, e passados por um filtro passa-baixas, o sinal de sada resultante consiste somente de variaes de freqncia do sinal de entrada original. Isto elimina efetivamente a freqncia portadora (de alta freqncia), deixando apenas a informao de modulao de baixa freqncia (o sinal de udio original). Em um detetor FM de quadratura, o sinal IF passa atravs de um circuito que introduz uma defasagem de 90 em relao ao sinal IF original. O sinal IF com defasagem ento multiplicado pelo sinal IF direto. Um filtro passa baixa aplicado ao produto, o que resulta em um sinal que agora o sinal de udio originalmente usado para modular a portadora no transmissor. de potncia do transmissor, etc.) o receptor aberto pode captar outro sinal ou rudo de fundo de rdio. De modo tpico, este ouvido como um rudo branco e muitas vezes mais alto que o sinal de udio da fonte desejada. O circuito tradicional de squelch uma chave de udio controlada pelo nvel do sinal de rdio usando um nvel (threshold) fixo ou ajustado manualmente. Quando a fora do sinal recebido cai abaixo deste nvel, a sada do receptor emudecida. Idealmente, o nvel do squelch deve ser ajustado logo acima do rudo de fundo de rdio, ou no ponto onde o sinal desejado comea a tornar-se ruidoso demais para ser aceitvel. Ajustes mais altos de squelch exigem nveis mais altos de sinal recebido para desemudecer o receptor. Uma vez que a fora do sinal recebido diminui medida que a distncia aumenta, ajustes mais altos de squelch iro diminuir a faixa operacional do sistema.

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Figura 16: limite de squelch.

Um refinamento do circuito padro de squelch chamado de squelch de rudo. Esta tcnica baseia-se no fato de que o udio de um rudo de rdio indesejado tem muito mais energia de altas freqncias quando comparado a um sinal de udio tpico. O circuito de squelch de rudo compara a energia de alta freqncia do sinal recebido a uma voltagem de referncia, determinada pelo ajuste do squelch. Neste sistema o controle squelch determina essencialmente a qualidade do sinal (relao sinal/ rudo) necessrio para desemudecer o receptor. Isto permite operao a nveis mais baixos de squelch com menos possibilidade de rudo, caso o sinal desejado seja perdido.


RECEPTOR: CIRCUITO DE UDIOO sinal de udio passa ento por um processamento para completar a recuperao da faixa dinmica e a ao de reduo de rudo iniciada no transmissor: primeiro uma expanso de 1:2, seguida por uma de-nfase de alta freqncia. Como mencionamos na seo do transmissor, este pode ser um processo de mltiplas bandas. Finalmente, um amplificador de sada fornece as caractersticas de sinal de udio (nvel e impedncia) necessrias para conexo a um aparelho externo como a entrada de um console de mixagem, gravadores, fones de ouvido, etc.

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RECEPTOR: SQUELCHUm circuito adicional que importante para o comportamento correto do receptor chamado de squelch, ou emudecimento. A funo deste circuito emudecer ou silenciar a sada de udio de um receptor na ausncia do sinal de rdio desejado. Quando o sinal desejado perdido (devido a queda em caminhos mltiplos, distncia excessiva, perda

Figura 17: squelch de rudo.

Outro refinamento conhecido como tone key, tecla de tom, ou tone-code. Este permite que o receptor identifique o sinal de rdio desejado por meio de um som abaixo ou acima da faixa audvel de udio, o qual gerado no transmissor e enviado junto com o sinal normal de udio. O receptor ir desemudecer-se somente quando captar um sinal de rdio de

CAPTULO 2ESCOLHA Efora adequada e detectar a presena do tone-key. Isto impede de modo eficiente a possibilidade de rudo do sistema quando o sinal do transmissor perdido. Retardos (delays) para ligar e desligar o aparelho so incorporados para que a chave de fora trabalhe de modo silencioso, eliminando a necessidade de uma chave separada para emudecimento. A fora final do sinal recebido em qualquer ponto a soma OPERAO DE das ondas diretas e refletidas. Estas ondas podem reforar-se ou interferir umas nas outras, dependendo de suas amplitudes SISTEMAS DE relativas e fases. O resultado uma variao substancial na MICROFONE fora mdia do sinal em toda a rea. Isto cria a possibilidade SEM FIO de degradao ou perda do sinal de rdio em certos pontos do espao, mesmo quando o transmissor est a uma distncia relativamente curta do receptor. Pode ocorrer cancelamento do sinal quando as ondas direta e indireta forem iguais em amplitude e opostas em fase.

Figura 18: squelch por tecla de tom

DIVERSIDADEReceptores fixos so oferecidos em duas configuraes externas bsicas: diversidade e no-diversidade. Receptores de no-diversidade so equipados com uma nica antena, enquanto que os receptores de diversidade possuem geralmente duas antenas. Fora isso, ambos os sistemas podem oferecer recursos similares: as unidades podem ser projetadas para se apoiarem em alguma superfcie, ou montadas em rack; as sadas podem incluir nvel de microfone ou de linha, balanceadas ou desbalanceadas, bem como fones de ouvido; indicadores de fora e de nvel de sinal de udio/ rdio podem estar presentes. Embora receptores de diversidade tendam a incluir mais recursos que os do tipo no-diversidade, a escolha entre diversidade x no-diversidade geralmente feita levando-se em conta consideraes de desempenho e confiabilidade. Receptores de diversidade podem aumentar significativamente ambas as qualidades por minimizarem o efeito das variaes na fora do sinal de rdio em uma dada rea. Um elemento necessrio no conceito de recepo de rdio por diversidade a ocorrncia de efeitos multi-vias na transmisso de rdio. No caso mais simples as ondas de rdio procedem diretamente da antena transmissora antena receptora em uma linha reta. A fora do sinal recebido s uma funo da potncia do transmissor e da distncia entre as antenas de transmisso e de recepo. Na prtica, esta situao s ocorre ao ar livre em terrenos planos e sem obstculos. Na maioria das situaes, entretanto, existem objetos que atenuam as ondas de rdio, e objetos que as refletem. Uma vez que ambas as antenas (transmissora e receptora) so essencialmente omnidirecionais, o receptor est captando ao mesmo tempo uma combinao varivel de ondas de rdio diretas e refletidas. As ondas refletidas e as diretas caminham distancias diferentes (caminhos, ou vias) at chegarem antena receptora, da o termo multi-via. Estas mltiplas vias resultam em diferentes nveis, tempos de chegada e relacionamentos de fase entre as ondas de rdio.

Figura 19: ilustrao de multi-vias

Os efeitos audveis de tal variao de fora de sinal variam de um leve som sibilante a rudos fortes, e at a perda total do udio. Efeitos similares so notados s vezes na recepo de rdios de automvel em reas com muitos edifcios altos. Entretanto, o efeito geralmente dura pouco porque um movimento de apenas um quarto do comprimento de onda suficiente para escapar da rea de problema. Mesmo assim, os resultados so imprevisveis, desconfortveis e, no limite, inevitveis com receptores de uma s antena (no-diversidade). Diversidade refere-se ao princpio geral de uso de mltiplas (duas) antenas para beneficiar-se da probabilidade muito pequena de quedas simultneas em dois locais diferentes das antenas. Diferente significa que os sinais so substancialmente independentes em cada localizao. Isto tambm chamado s vezes de diversidade espacial, referindo-se ao espao entre as antenas. Em muitos casos, uma separao de pelo menos do comprimento de onda entre as antenas necessrio para um efeito significativo de diversidade, embora possa se obter um benefcio maior se esta distncia for aumentada, at uma vez o comprimento de onda. Alm desta distncia (uma vez o comprimento de onda) o desempenho no aumenta de modo significativo, mas podem-se cobrir reas maiores devido ao posicionamento mais favorvel das antenas. H pelo menos cinco tcnicas de diversidade que tiveram algum grau de sucesso. O termo true diversity, diversidade verdadeira, passou a significar aqueles sistemas que possuem dois setores de recepo, mas tecnicamente, quaisquer sistemas que captem o campo de rdio em dois (ou mais) lugares, e que possam escolher ou combinar inteligentemente os sinais resultantes so sistemas com diversidade verdadeira.



MICROFONE SEM FIOFigura 20: diversidade com antena passiva

A tcnica mais simples, chamada diversidade por antena (passiva) utiliza um nico receptor com uma combinao passiva de duas ou trs antenas. Em sua forma mais eficiente (trs antenas, cada qual a um ngulo reto em relao s outras duas) consegue evitar perdas totais de sinal, mas ao custo do raio de alcance. Isto causada pela combinao simples das antenas, que fornece um sinal de sada que a mdia do conjunto (de antenas). Isto quase sempre ser menos que a sada de uma nica antena, posicionada no melhor lugar possvel. Tambm podem ocorrer perdas de sinal quando se usam duas antenas, devido a cancelamentos de fase entre elas. O custo relativamente baixo, mas a configurao pode ser um pouco trabalhosa. Uma segunda tcnica, chamada de antena comutadora (switching antenna), consiste de um nico receptor com

audveis. O alcance o mesmo de um sistema de antena nica. O custo relativamente baixo, e a configurao conveniente. Uma variao das primeiras duas tcnicas a Combinao e Comutao de Fase de Antena. Esta tambm emprega duas antenas e um s receptor mas oferece um circuito combinador das duas antenas que pode alterar a fase de uma antena em relao outra, com base na avaliao do sinal. Isto elimina a possibilidade de cancelamento de fase entre as duas antenas. Entretanto, pode ocorrer rudo de comutao, bem como outros efeitos audveis, caso a comutao seja incorreta: este sistema no consegue antecipar os resultados audveis antes que a comutao ocorra. O alcance s vezes maior com combinaes favorveis de antena. O custo relativamente baixo. A configurao necessita de um espaamento maior entre as antenas, para um melhor resultado. Receptor com Diversidade por Comutao o tipo mais comum de sistema de diversidade.

Figura 23: ilustrao de comutao do receptor

Figura 21: ilustrao de antena chaveada

duas antenas. O receptor inclui circuito, s vezes controlado por um microprocessador, que seleciona a antena com melhor sinal, de acordo com uma avaliao do sinal de rdio ou do sinal de udio. Pode ocorrer rudo na comutao (ou chaveamento), mas este sistema evita a possibilidade de cancelamento de fase entre as antenas porque estas nunca so combinadas. Como o receptor tem uma s seo de rdio e uma s seo de udio, ele no pode antecipar o efeito que a comutao ter no udio. O sistema deve avaliar o resultado aps cada deciso de chaveamento (ou comutao entre as antenas) rpido o bastante para evitar qualquer efeito audvel. Se o chaveamento for incorreto, podero ocorrer efeitos

Ele consiste de duas sees completas de recepo, cada qual com sua prpria antena, e de um circuito que seleciona o udio do receptor que tiver o melhor sinal. possvel ocorrer rudo de comutao, mas estes sistemas podem ter proteo muito boa contra perdas de sinal, quando so corretamente projetados, com pouca probabilidade de outros efeitos audveis devidos a escolha incorreta. Isto se d porque o sistema compara a condio do sinal na sada de cada receptor antes de ocorrer a comutao de udio. O alcance o mesmo que nos sistemas de antena nica. O custo relativamente maior, e a configurao, conveniente. Diversidade por Combinao de Proporo tambm usa duas sees de recepo completas com antenas associadas.


Figura 24: ilustrao de combinao de receptores.

Figura 22: ilustrao de sistema de chaveamento de fase de antena

Este projeto se beneficia do fato que, na maior parte do tempo, o sinal em ambas as antenas utilizvel. O circuito de diversidade combina as sadas das duas sees de recepo ao mixar ambas proporcionalmente, em vez de comutar -

CAPTULO 2ESCOLHA Ealternar - entre elas. A qualquer dado momento, a combinao proporcional qualidade do sinal de cada receptor. A sada geralmente consistir de um mix das duas sees de udio. Em casos de perda de recepo em uma antena, a sada da outra antena selecionada. Consegue-se excelente proteo contra perda de sinal, sem possibilidade de rudo de comutao, pois o circuito de diversidade essencialmente um boto de pan (o panormico, que leva o som mais para o lado esquerdo, mais para o direito ou ao centro, em um console de mixagem comum) inteligente, no uma chave. A relao sinal/rudo aumenta em 3 dB. O alcance pode ser maior que com sistemas de antena nica. O custo um pouco mais alto, a configurao, conveniente. Um sistema de diversidade corretamente implementado pode fornecer melhorias mensurveis em confiabilidade, alcance, e relao sinal/ rudo. Embora um sistema em nodiversidade comparvel funcione de modo adequado a maior parte do tempo, em aplicaes tpicas, a segurana extra permitida por um sistema em diversidade geralmente vale a pena. Isto particularmente verdadeiro se o ambiente de RF for severo (multivias), o tempo para correo de problemas for mnimo (sem ensaio), ou onde seja exigida uma performance sem perda de sinal (idealmente sempre). Como ultimamente a diferena de preo entre os tipos de sistema, diversidade e no diversidade, tem se tornado menor, o sistema em diversidade tipicamente o escolhido, exceto nas aplicaes mais centradas no aspecto do oramento.


MICROFONE SEM FIO

Figura 25: antenas de transmisso

ANTENASAlm dos circuitos contidos em transmissores e receptores, um elemento crtico do circuito geralmente localizado fora da unidade: a antena. De fato, o projeto e implementao das antenas pelo menos to importante quanto os aparelhos aos quais estas so conectadas. Embora haja algumas diferenas prticas entre antenas de transmisso e de recepo, h algumas consideraes que se aplicam a ambas. Em particular, o tamanho das antenas diretamente proporcional ao comprimento de onda (e inversamente proporcional freqncia). Freqncias mais baixas de rdio exigem antenas maiores, enquanto que freqncias mais altas usam antenas menores. Outra caracterstica das antenas sua eficincia relativa ao converter energia eltrica em potncia irradiada vice versa. Um aumento de 6 dB em potncia irradiada, ou um aumento de 6 dB na fora do sinal recebido pode corresponder a um aumento de alcance de 50%. De modo simtrico, uma perda de 6 dB no sinal pode resultar em diminuio de 50% no alcance. Embora estas sejam a melhor (e a pior) possibilidades, a tendncia clara: maior eficincia de antena pode resultar em maior alcance. A funo de uma antena atuar como interface entre o circuito interno do transmissor (ou receptor) e o sinal de rdio externo. No caso do transmissor, ela deve radiar o sinal desejado to eficientemente quanto possvel, isto , com a fora desejada e na direo desejada. Uma vez que a sada de muitos transmissores limitada pelos rgos governamentais reguladores a certos nveis mximos, e uma vez que a vida da bateria (ou pilhas) uma funo da sada de potncia, a eficincia da antena crtica. Ao mesmo tempo, o tamanho e a portabilidade so geralmente muito importantes. Isto resulta em apenas alguns projetos adequados de antenas para transmissor.

A menor antena simples que consistente com razovel sada do transmissor aquela que mede fisicamente (e eletricamente) um quarto do comprimento da onda da freqncia de rdio transmitida. Esta chamada de antena de de onda. Ela assume diferentes formatos, dependendo do tipo de transmissor usado. Para alguns transmissores bodypack, a antena um pedao de fio solto, de tamanho adequado. Em outros projetos o cabo que liga o microfone ao transmissor pode ser usado como antena. De qualquer modo, a antena precisa estar estendida em sua totalidade, para mxima eficincia. A largura efetiva de banda deste tipo de antena grande o bastante para que somente cerca de trs diferentes comprimentos sejam suficientes para cobrir toda a regio superior da banda de VHF. Quando a aplicao exige tamanhos ainda menores de antena, usa-se uma antena curta rubber duckie2, uma antena de 1/4 de onda que enrolada como uma bobina helicoidal, resultando em um tamanho mais compacto. H alguma perda de eficincia devido menor abertura, ou comprimento fsico. Alm disso, estas antenas tem uma largura de banda mais estreita. Isto pode exigir at seis diferentes comprimentos para cobrir toda a faixa alta da gama VHF, por exemplo. Transmissores de mo geralmente ocultam a antena dentro do corpo da unidade, ou usam as partes metlicas externas do estojo como antena. Qualquer que seja o projeto, a antena raramente tem mesmo do comprimento de onda. Isto resulta em potncia irradiada um tanto menor para um transmissor de mo com uma antena interna versus um projeto bodypack comparvel que use uma antena externa. Entretanto, a sada da antena um tanto reduzida quando colocada prxima do corpo do usurio. Uma vez que a antena de uma transmissor de mo est geralmente a uma certa distncia do corpo, a diferena prtica geralmente pequena. Transmissores do tipo de encaixe normalmente usam o corpo do microfone e o prprio estojo do transmissor como antena, embora os modelos de alguns fabricantes tenham usado uma antena externa. Na prtica, Figura 26: receptores sem fio a antena tpica para transmisso de antena simples VHF tem eficincia inferior a 10%. As do tipo UHF podem ser significativamente melhores devido ao fato de o comprimento de onda mais curto destas freqncias se mais consistente com o uso de uma antena pequena.


CAPTULO 2ESCOLHA E OPERAO DEEm todos estes projetos, o padro de onda de rdio emitido pela antena de de onda omnidirecional no plano perpendicular SISTEMAS DE ao eixo da antena. Para uma antena de de onda orientada MICROFONE verticalmente, o padro de radiao omnidirecional no plano horizontal, que o caso tpico de uma antena do tipo fio solto. A SEM FIO sada ao longo do eixo da antena muito pequena. Uma representao tridimensional da fora do campo de uma antena vertical lembra a forma de uma rosquinha horizontal com a antena passando pelo orifcio central. Lembre que uma onda de rdio tem tanto um componente de campo eltrico quanto um componente de campo magntico. Uma antena transmissora de de onda orientada verticalmente radia um componente de campo eltrico que tambm vertical (enquanto que o componente de campo magntico horizontal). Esta onda chamada de polarizada verticalmente. Orientao horizontal da antena produz uma onda com polarizao horizontal. Quando se tratam de receptores, a antena deve captar o sinal de rdio desejado de modo to eficiente quanto possvel. Como a fora do sinal recebido sempre muito menor que o sinal transmitido, isso exige que a antena seja muito sensvel ao sinal desejado e na direo desejada. Entretanto, como o tamanho e a localizao do receptor so menos restritivas, e como a captao direcional pode ser til, h uma gama muito maior de tipos de antenas disposio para uso em receptores. Aqui novamente, o tamanho mnimo para captao adequada do comprimento de onda. Uma antena tipo chicote ou telescpica deste tamanho fornecida com a maioria dos receptores, e tambm ela omnidirecional no plano horizontal quando est orientada verticalmente. Uma considerao importante quanto ao desempenho de uma antena receptora de de onda que sua eficincia depende at um certo ponto da presena de um plano de terra, isto , uma superfcie de metal com comprimento de pelo menos de onda em uma ou em ambas as direes, e conectada ao terra do receptor na base da antena. Tipicamente, o chassi do receptor ou a placa de circuito impresso do receptor ao qual a antena est conectada age como um plano de terra suficiente. Caso se deseje maior sensibilidade, ou se for necessrio montar uma antena omnidirecional afastada do receptor, geralmente se usam antenas de comprimento de onda, ou de 5/8 de comprimento. Estas antenas tem um ganho terico (aumento de sensibilidade) at 3 dB maior que a antena de de onda, em algumas configuraes. Isto pode resultar em um alcance maior para o sistema. Entretanto, a antena de 5/8 de onda, como a do tipo de onda, somente alcana seu desempenho com um plano de terra apropriado. Sem um plano de terra, efeitos imprevisveis podem ocorrer, resultando em padres assimtricos de captao e perda potencial de sinal devido interface noideal entre cabo/ antena. Uma antena de comprimento de onda corretamente projetada dispensa o plano de terra, permitindo sua montagem remota com relativa facilidade. Ela tambm consegue manter a impedncia adequada na interface cabo/ antena, ou pode ser ligada diretamente a um sistema de distribuio de antenas receptoras ou transmissoras. Alm disso, ela resiste aos efeitos de rudos eltricos, que poderiam de outro modo ser captados pela interface. Quando o tamanho da antena relevante, como o caso dos receptores portteis, a rubber duckie de de onda mencionada 14 anteriormente uma opo. Projetos de UHF podem usar rubber duckies de onda devidos aos comprimentos menores de onda. Outro tamanho relativamente pequeno de antena pode ser encontrado na forma de uma antena de de onda com um conjunto de elementos radiais que funcionam com um plano de terra integral. Ambos estes tipos so omnidirecionais no plano horizontal quando montados verticalmente. Para mxima eficincia, antenas receptoras devem ser orientadas na mesma direo que a antena transmissora. Do mesmo modo como a antena transmissora produz uma onda de rdio que polarizada na direo de sua orientao, tambm a antena receptora mais sensvel s ondas de rdio que sejam polarizadas na direo em que estiver orientada. Por exemplo, a antena receptora deve ser vertical se a antena transmissora for vertical. Se a orientao da antena transmissora for imprevisvel (i.e., uso de mo), ou se a polarizao da onda recebida for desconhecida (devido a reflexes multi-vias), um receptor de diversidade pode ter um benefcio ainda maior. Neste caso, muitas vezes conveniente orientar as duas antenas receptoras em ngulos diferentes, s vezes at a 45 da vertical.

Figura 27: ilustrao de antena direcional

Antenas unidirecionais tambm so disponveis para sistemas de microfone sem fio. Estes projetos so constitudos de uma haste horizontal com mltiplos elementos transversais, e so do mesmo tipo geral que as antenas para TV de longo alcance. Elas podem ter um alto ganho (at 10 dB comparado com o tipo de de onda) em uma direo, e podem tambm rejeitar fontes de interferncia que venham de outras direes por at 30 dB. Dois tipos comuns so o Yagi e a log-peridica. A Yagi consiste de um elemento diplo e um ou mais elementos adicionais: aqueles localizados na parte de trs da haste so maiores que o elemento diplo e refletem o sinal de volta para o diplo, enquanto que os elementos localizados na frente so menores que o diplo e agem de modo a direcionar o sinal para o diplo. O (tipo) Yagi tem excelente diretividade mas uma largura de banda um tanto estreita; geralmente usada para sintonizar apenas um canal de TV (6 MHz). A Log-peridica alcana largura maior de banda que a Yagi usando mltiplos elementos diplo em sua estrutura. O tamanho e espaamento entre os diplos varia em uma progresso logartmica, para que a qualquer dada freqncia um ou mais diplos estejam ativos, enquanto os outros funcionam com elementos de reflexo ou de direcionamento, dependendo de seu tamanho e localizao em relao ao(s) elemento(s) ativo(s). Quanto maior a haste e quanto maior o nmero de elementos, tanto maior a largura de banda e a diretividade.

SISTEMAS DE MICROFONE SEM FIO: DESCRIO

CAPTULO 2ESCOLHA EEmbora estas antenas direcionais sejam um tanto grandes (90 cm a 1,5 m para VHF) e possam ser mecanicamente desajeitadas para serem montadas, elas podem fornecer maior alcance e maior rejeio de fontes de interferncia para certas aplicaes. Deve-se notar tambm aqui que estas antenas precisam ser orientadas com os elementos transversais na direo vertical, em vez de horizontal (do modo como se usaria para recepo de TV), novamente porque as antenas transmissoras so geralmente verticais.blindagem/ isolamento flexveis devem ser usados para aplicaes portteis, que demandam instalaes repetidas. Finalmente, o nmero de conexes no caminho do sinal da antena deve ser mantido em um mnimo.


MICROFONE SEM FIO

DISTRIBUIO DE ANTENASO ltimo componente encontrado em alguns (dos maiores) sistemas de microfone sem fio algum tipo de distribuio de sinal de antena. Geralmente desejvel reduzir o nmero total de antenas em sistemas mltiplos, distribuindo-se o sinal de um conjunto de antenas para vrios receptores. Isto geralmente feito para simplificar a configurao do sistema, mas tambm pode aumentar o desempenho ao reduzir certos tipos de interferncia como ser visto mais adiante.

CABO DE ANTENAUm componente importante de muitos sistemas de microfone sem fio, que muitas vezes passa despercebido, o cabo de antena. Aplicaes em que o receptor localizado longe da vizinhana do transmissor e/ ou dentro de racks de metal exigiro o uso de antenas remotas e cabos de conexo. Comparada aos sinais de freqncia de udio, a natureza da propagao de um sinal de freqncia de rdio em cabos tal que perdas significativas podem ocorrer em cabos de comprimento relativamente curto. A perda uma funo do tipo de cabo e da freqncia do sinal. A ilustrao abaixo d as perdas aproximadas para vrios cabos de antena usados comumente, em diferentes freqncias de rdio. Pode-se notar nesta tabela que estes cabos possuem uma impedncia caracterstica, tipicamente 50 ohms ou 75 ohms. Idealmente, para perda mnima de sinal em sistemas de antenas, todos os componentes deveriam ter a mesma impedncia: isto abrangeria as antenas, cabos, conectores e as entradas dos receptores.CABOS DE 50 OhmsPEQUENO DIMETRO DIMETRO NOMINAL EM POLEGADAS 0.195 (50 Ohms) 0.242 (75 Ohms) RG-58 C/U Belden 8262 Perda: 7,5 dB/ 30 metros Notas: Este um cabo muito flexvel com condutores mltiplos (cabo multifilar), com o qual fcil de se trabalhar, mas til somente em tamanhos muito curtos nesta freqncia devido a perdas.

CABOS DE 75 OhmsRG-59 /U Belden 9259 Perda: 4,5 dB/ 30 metros Notas: Este cabo possui um condutor central multifilar e blindagem em cobre tranado, mas possui um isolamento celular em polietileno que no to irregular quanto o polietileno. Outras verses possuem condutores centrais macios, que no so to flexveis.

Figura 29: distribuio de antenas

H dois tipos gerais de distribuio de antenas disponveis: passivo e ativo. A diviso passiva de antenas obtida com dispositivos simples em linha que oferecem DIMETRO MDIO RG-6 /U Belden 9248 Perda: 3,1 dB/ 30 metros casamento de impedncia de RF para garantir mnima perda. DIMETRO NOMINAL Notas: Este cabo possui um condutor central macio. EM POLEGADAS 0.274 Pode ser terminado com um conector BNC crimpado Ainda, uma s diviso passiva resulta em perda de cerca de (Belden BNC0048). 3 dB, o que pode significar alguma perda de alcance. DIMETRO GRANDE RG-213 /U Belden 8267 RG-11 /U Belden 8238 Perda: 1,8 dB/ 30 metros Perda: 2,9 dB/ 30 metros Notas: Este um cabo rugoso com condutores Notas: Este cabo possui um condutor central tranado e Mltiplas divises passivas so impraticveis devido perda DIMETRO NOMINAL multifilares e isolamento de polietileno, apropriado para isolamento multifilar, blindagem em polietileno EM POLEGADAS 0.405 instalaes temporrias ou permanentes tanto para semi-expandido. H outras verses com perda menor, excessiva de sinal. uso interno quanto externo. mas estes possuem condutores macios centrais e blindagem por lmina metlica, no sendo to flexveis. Para permitir o acoplamento de sinais de antenas de mais RG-8 /U Belden 9913 Perda: 1,8 dB/ 30 metros receptores e para superar a perda dos divisores passivos, Notas: Este um cabo especial de baixa perda para VHF/ UHF, com condutor central macio e isolamento usam-se amplificadores ativos de distribuio de antena. em polietileno semi-macio com espaador espiralado. um cabo superior para instalaes permanentes, Estes tambm so conhecidos como divisores ativos de mas que no aceita os constantes flexionamentos das instalaes temporrias, como ocorre durante turns de shows. antenas, ou multi-acopladores de antenas. Embora ofeream amplificao suficiente para compensar Figura 28: tabela de cabos de antena as perdas do divisor, eles geralmente operam com ganho geral unitrio, isto , no ocorre amplificao lquida. Embora um Na prtica, as perdas reais devidas a descasamentos de multi-acoplador seja geralmente um acessrio separado, alguns impedncia em sistemas de antena para receptores sem fio so projetos de receptor so equipados com distribuio interna de desprezveis comparadas com as perdas devidas ao comprimento antena quando mltiplas sees de receptor so incorporadas no do cabo de antena. Por esta razo, indicamos tipos de cabos de mesmo chassi, como em sistemas modulares ou card-cage (caixa ambas as impedncias, que podem ser usadas indistintamente na de cartas). maioria das aplicaes. Divisores ativos de antena separados podem tipicamente Obviamente, mesmo os benefcios de uma antena de alto alimentar at quatro receptores a partir de um nico conjunto de ganho podem ser rapidamente perdidos se for usado o tipo errado antenas. Se mais receptores forem necessrios, as sadas de um de cabo, ou com comprimento demasiado grande. Em geral, os amplificador de distribuio podem alimentar as entradas de um comprimentos de cabos de antena devem ser mantidos to curtos segundo conjunto de amplificadores de distribuio. Cada um quanto possvel. Alm disso, a construo do cabo deve ser destes pode ento alimentar vrios receptores. Um nmero maior considerada: cabos coaxiais com um condutor central macio e de divisores ativos impraticvel, devido possibilidade de maior blindagem/ isolamento firmes so mais adequados para instalaes distoro e interferncia de RF. permanentes, enquanto que cabos com condutores multifilares e



BANDAS DE FREQNCIA PARA SISTEMAS SEM FIOTodo sistema de microfone sem fio transmite e recebe em uma freqncia especfica de rdio, chamada de freqncia operacional. A alocao e regulamentao do uso de rdio freqncias supervisionada por rgos especficos do governo de cada pas, da resultando que as freqncias e bandas de freqncias permissveis (legais) variam de pas para pas. Alm das freqncia, estes rgos tipicamente especificam outros aspectos do prprio equipamento, incluindo: potncia permitida para o transmissor, o desvio mximo (para FM), emisso de esprios, etc. Estas especificaes diferem de uma banda para outra, e de um usurio para outro dentro de uma dada banda. Por este motivo, no possvel escolher uma freqncia especfica ou mesmo uma banda de freqncia que seja (legalmente) utilizvel em todas as regies do mundo. Alm disso, no possvel projetar um s tipo de equipamento sem fio que satisfaa as especificaes de todos ou mesmo de muitos destes rgos do mundo todo. O uso destas bandas nos Estados Unidos regulamentado pelo FCC (Comisso Federal de Comunicao) e certas freqncias dentro de cada banda foi projetada para uso por microfones sem fio, assim como por outros servios. Nos Estados Unidos as freqncias usadas para estes sistemas podem ser agrupadas em quatro bandas ou faixas gerais.

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Sobre a questo do licenciamento, deve ser notado que enquanto os fabricantes tiverem que ser licenciados pelo FCC para vender equipamentos sem fio, responsabilidade do operador observar as regulamentaes do FCC quanto ao seu uso prtico. Vamos descrever brevemente cada banda e suas vantagens e desvantagens para operao de sistema de microfone sem fio, com base nos usurios designados da banda, as caractersticas fsicas desta, bem como suas limitaes regulamentares.

VHF

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No comeo da faixa de VHF banda baixa est a regio dos 49 MHz, usada no s por microfones sem fio como tambm por telefones sem fio, walkie-talkies, e brinquedos controlados por rdio. 54 a 72 MHz ocupada pelos canais de TV por VHF de 2 a 4. A rea de 72 MHz usada para sistemas de microfone sem fio do tipo audio assistida. A banda de 76 a 88 MHz destinada aos canais de TV por VHF 5 e 6. No topo, 88 a 108 MHz a banda para transmisso de rdios comerciais por FM. Todas estas regies foram usadas em um momento ou outro por sistemas de microfone sem fio. Os limites de desvio permitidos (tipicamente at 15 KHz) podem acomodar udio de alta fidelidade (assim como para transmisso em FM). A propagao destas ondas pelo ar muito boa, assim como sua capacidade de atravessar muitas substncias no metlicas (devido ao seu comprimento de onda relativamente grande). O recurso de operao mais atraente nesta banda o baixo custo do TV STL equipamento. Unlicensed ISM Exceto para os sistemas de audio assistida, entretanto, o VHF banda baixa no Paging Paging Paging recomendado para aplicaes srias. Devido ao Wireless Land Mobile Land Mobile Land Mobile Microphones grande nmero de usurios primrios e Cellular secundrios, e altos nveis de rudo geral de rdio freqncia (RF), esta banda propensa a TV (7-13) TV (14-69) interferncia de muitas fontes. A potncia do transmissor limitada a menos de 50 mW (exceto na banda de 72 a 76 MHz, onde at 1 watt permitido para audio assistida. Finalmente, o tamanho mnimo apropriado de antena para unidades nesta banda podem ter mais de 1 metro de comprimento (1/4 de uma onda de cinco Figura 30: ilustrao de banda de freqncia metros), o que pode limitar severamente a portabilidade e/ou a eficincia. VHF banda baixa (49 - 108 MHz), VHF banda alta A seguir vem a faixa de VHF banda alta, a mais amplamente (169 - 216 MHz), UHF banda baixa (450 - 806 MHz) e UHF usada para aplicaes profissionais, e na qual existem sistemas banda alta (900 - 952 MHz). VHF vem de Very High de qualidade a uma variedade de preos. Nos Estados Unidos a Frequency, e UHF de Ultra High Frequency. faixa de VHF banda alta dividida em duas bandas que podem O FCC determina ainda quem pode operar em qual banda ser usadas por usurios de microfones sem fio. A primeira, de e quem tem prioridade se mais de um usurio estiver operando. 169 a 172 MHz, inclui oito freqncias especficas designadas Usurios primrios incluem emissoras (broadcasters) pela FCC (Parte 90.263b ou simplesmente Part 90) para uso licenciadas (rdio e TV) e servios de comunicao comercial de microfones sem fio pelo pblico em geral. Estas freqncias (rdios 2 vias, pagers e telefones celulares). Os sistemas de so geralmente chamadas travelling frequencies, ou microfone sem fio so sempre considerados como de uso freqncias de viagem, porque podem (teoricamente) ser usadas secundrio. Em geral, a prioridade dos usurios primrios: em todos os Estados Unidos sem preocupao de interferncia usurios secundrios no podem interferir com usurios de emissoras de televiso. Os limites legais de desvio primrios mas usurios secundrios devem aceitar (sofrer) (+12 KHz) permitem transmisso de udio de alta qualidade. interferncia de usurios primrios.

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CAPTULO 3ESCOLHA ERepete-se limitao da potncia a 50 mW. As caractersticas de propagao so boas, e o comprimento de antena mais cmodo, cerca de meio metro para uma do tipo de onda. Infelizmente, os usurios primrios nesta banda incluem muitas bandas comerciais e operaes governamentais como controle florestal, usinas hidroeltricas, e a guarda costeira. Como a categoria de usurio secundrio no restritiva, o potencial de interferncia tanto de usurios primrios quanto de outros usurios secundrios est sempre presente. Ainda, o rudo geral de RF ainda bem alto nesta banda. Alm do que, devido limitao da largura do espectro de freqncias disponvel, e ao espaamento para as oito bandas prescritas, s possvel operar no mximo, duas ou trs unidades simultaneamente em freqncias de viagem (travelling). Finalmente, estas freqncias geralmente no so legais fora dos Estados Unidos e Canad. A maior regio de VHF banda alta a que vai de 174 a 216 MHz. Os usurios primrios desta banda so os canais de TV de 7 a 13. Tambm aqui possvel a transmisso de udio de alta qualidade dentro dos limites legais de desvio (+15 KHz). A restrio de potncia a 50 mW a mesma que para a banda baixa, as perdas na propagao so mnimas, e os tamanhos aceitveis de antenas de de onda vo at menos que 35 cm. A possibilidade de interferncia de outros usurios secundrios e rudo de RF geral existe, mas muito menos provvel que para as freqncias da banda baixa. Alm disso, embora esta faixa inclua usurios primrios (os canais de TV de 7 a 13), h muitas freqncias disponveis (canais locais de TV que no so usados) na maior parte do territrio dos Estados Unidos e em muitos outros pases tambm. comprimento muito menor das antenas para sistemas de OPERAO DE microfone sem fio UHF. Outra conseqncia menos bvia a propagao reduzida das ondas de rdio tanto atravs do ar SISTEMAS DE quanto outros materiais no metlicos, como paredes e seres MICROFONE humanos, resultando em potencialmente menos alcance para SEM FIO uma potncia irradiada comparvel. Outra o aumento das reflexes das ondas de rdio devido a objetos menores, resultando em interferncia comparativamente mais freqente e mais severa devido a multi-vias (quedas ou perdas de sinal). Entretanto, receptores por diversidade so muito eficientes na banda UHF, e o espaamento exigido pelas antenas mnimo. Se por um lado a regulamentao para usurios e para licenciamento essencialmente a mesma nas bandas de VHF e de UHF, so permitidas duas diferenas em potencial. Os sinais de FM na banda UHF podem ocupar uma largura maior de banda. Isto permite efetivamente maior desvio, para largura de banda e faixa dinmica potencialmente mais amplas. Alm disso, permite-se maior potncia de transmisso (at 250 mW). Finalmente, o espectro de rdio disponvel para uso por sistemas de microfone sem fio UHF quase oito vezes maior que para a banda alta de VHF. Isto permite que um nmero muito maior de sistemas seja operado simultaneamente. Na prtica, os limites efetivamente maiores de desvio de UHF geralmente no so usados devido reduo resultante do nmero de sistemas que podem operar simultaneamente. A maior largura da faixa da banda possvel para cada um dos sistemas ocupa mais espao na faixa de freqncias disponveis. Tambm raro o uso de maior potncia do transmissor devido diminuio da vida das baterias e ao maior risco de interferncia mtua entre os sistemas. Entretanto, mesmo com desvio e potncia limitados, a possibilidade de maior nmero de sistemas simultneos um grande benefcio em certas aplicaes. Isto especialmente verdadeiro pelo fato de sistemas UHF poderem ser usados junto com sistemas VHF no mesmo local, sem interferncia. A diferena primria entre operar com sistemas VHF ou UHF o custo relativamente maior do equipamento UHF. Os aparelhos UHF so tipicamente mais difceis e portanto mais caros de se projetar e fabricar. Em diversos aspectos, isto decorre do comportamento de sinais de rdio de alta freqncia (comprimento de onda curto, ondas curtas). Os sistemas UHF atuais custam de 2 a 10 vezes mais que sistemas VHF comparveis. Este diferencial de custo aplica-se a antenas, cabos e outros acessrios, bem como ao transmissor e receptor bsicos. Esta diferena tende a se manter at que a economia de escala atinja a banda UHF, embora a tendncia seja em direo a menos opes de preos de equipamentos de UHF. A faixa de freqncias UHF banda baixa pode ser considerada como a interseo de duas bandas: baixa (450 - 536 MHz) e alta (470 - 806 MHz). Os usurios primrios destas bandas so servios comerciais como radiofonia mvel em terra e pagers (450 - 536 MHz) e canais de TV UHF de 14 a 69 (470 - 806 MHz). Assim como na regio de VHF banda alta, os canais de TV no ocupados so destinados ao uso de sistemas de microfone sem fio por transmissoras e produtores 17

UHFComo a regio VHF, a de UHF contm vrias bandas que so usadas por sistemas de microfones sem fio. Entretanto, existem certas diferenas fsicas, de regulamentao e econmicas entre as bandas de VHF e de UHF que devem ser notadas.

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Nota: No h um nico sistema UHF que seja Legal no mundo todo.Figura 31: tabela de alocao mundial de UHF

A caracterstica fsica primria das ondas de rdio UHF seu comprimento de onda muito mais curto (um tero a dois teros de um metro). A conseqncia mais aparente disto o

CAPTULO 3ESCOLHA E OPERAO DE de vdeo/ cinema. Estes so os usurios primrios (comrcio eTV) na parte inferior da banda, mas raro ocorrer interferncia SISTEMAS DE de usurios primrios na parte alta (no comercial) da banda, MICROFONE devido nmero relativamente pequeno e ao menor alcance das estaes transmissoras de TV por UHF. Outros usurios SEM FIO secundrios e rudo de RF tambm so menos provveis nestas freqncias. Assim com no VHF alta banda, tambm necessrio licenciamento na banda UHF. O tamanho mnimo necessrio para uma antena de de onda de 10 cm a 17 cm (somente de um quarto a metade da necessria para VHF). O equipamento tem preo moderadamente alto, e recomenda-se enfaticamente o uso de sistemas de diversidade, mas pode-se obter udio de alta qualidade junto com o uso de um grande nmero de sistemas simultneos. A banda alta de VHF (acima de 900 MHz) inclui links STL (Studio to Transmitter Links) e outros usurios primrios. Esta banda oferece canais adicionais e potencialmente menos interferncia por rudo de RF, assim como comprimentos de antena de 7,5 cm a 10 cm. Outras caractersticas operacionais so similares UHF banda baixa. Finalmente, deve-se ter em mente que a alocao destas bandas sempre sujeita a mudanas medida que aumenta a demanda por espectro. Nos Estados Unidos, por exemplo, esto sendo consideradas propostas de uso de canais de TV por VHF no ocupados em grandes centros urbanos por servios mveis em terra, assim como propostas para designar largura de banda adicional para estaes existentes, como HDTV - TV de Alta Definio. Tecnologias como a transmisso por espectro aberto (spread spectrum transmission ) tambm podem diminuir ainda mais a disponibilidade de certas bandas para uso de microfones sem fio. Como sempre, estas alocaes (de bandas) variam de pas para pas de um modo ainda menos previsvel.

COMPATIBILIDADE DE SISTEMAAs duas principais reas de preocupao so: interao entre transmissores e receptores relacionada com suas freqncias operacionais, e interaes entre transmissores e receptores relacionada com suas freqncias internas. O primeiro tipo o mais importante, e pode ocorrer em qualquer grupo de sistemas de microfone sem fio. Ele tambm pode ser o mais trabalhoso para calcular. O segundo tipo menos problemtico e tambm relativamente fcil de prever. Entretanto, ele determinado por caractersticas especficas do sistema.

FREQNCIAS OPERACIONAIS: INTERMODULAOTeoricamente, um nico sistema de microfone sem fio pode ser usado em qualquer freqncia operacional. Quando se acrescenta um segundo sistema, este deve ser de outra freqncia operacional, para ser usado ao mesmo tempo que o primeiro. Esta limitao decorre da natureza dos receptores de rdio: eles no conseguem demodular adequadamente mais que um sinal na mesma freqncia. Em outras palavras, um receptor no consegue mixar os sinais enviados por mltiplos transmissores. Se um sinal for substancialmente mais forte que outros, ele ir capturar o receptor e bloquear os outros sinais. Se os sinais tiverem fora comparvel, nenhum deles ser recebido claramente. O efeito disso geralmente notado em rdios de automveis que viajam e saem do alcance de uma estao e entram no alcance de outra estao de mesma freqncia. O receptor oscilar entre uma e outra medida que seus sinais relativos mudam, geralmente com considervel rudo e distoro. O resultado que nenhuma das estaes audvel quando os sinais so quase iguais. Mas qual deve ser esta diferena, j que os sistemas sem fio tm que ter freqncias diferentes? Neste aspecto, a caracterstica restritiva do receptor a sua seletividade, ou seja, sua capacidade de diferenciar entre freqncias adjacentes, ou vizinhas. Quanto maior da seletividade, mais prximas podero ser as freqncias operacionais. Muitos fabricantes recomendam uma diferena mnima de 400 KHz (0,4 MHz) entre dois sistemas quaisquer. Quando se acrescenta um terceiro sistema ao grupo, j no basta que as freqncias tenham pelo menos 400 MHz de distncia. Para escolher uma terceira freqncia que seja compatvel com as duas primeiras necessrios considerar interaes potenciais entre as freqncias operacionais. O tipo mais importante de interao chamado intermodulao (IM), e surge quando sinais so aplicados a circuitos no lineares. Uma caracterstica de um circuito no linear que a sada contm novos sinais, alm dos sinais originais aplicados ao circuito. Estes sinais adicionais so chamados produtos de IM e so produzidos dentro dos prprios componentes. Consistem de somas e diferenas dos sinais originais, mltiplos dos sinais originais, e somas e diferenas dos mltiplos. Circuitos no lineares so inerentes ao projeto de componentes sem fio, e incluem os estgios de sada de transmissores e estgios de entrada de receptores. Pode ocorrer IM quando os transmissores estiverem muito prximos um do outro. O sinal de cada transmissor gera produtos de IM no estgio de sada do outro. Estes novos

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