Como funcionam os telefones sem fio

21-03-2011 08:47

 Como funcionam os telefones sem fio

2011-03-20 08:40

 Os telefones sem fio são uma da maiores invenções da vida moderna: com um telefone sem fio, você pode falar enquanto se move livremente por sua casa ou seu jardim. Muito antes de os telefones celulares ficarem tão baratos a ponto de qualquer um poder comprá-los, os telefones sem fio davam a todos a liberdade de andar e conversar com privacidade em seus próprios lares.

Os telefones sem fio têm muitos dos recursos dos telefones padrão, e há muitos modelos disponíveis. Neste artigo, vamos examinar como funcionam esses telefones e entender por que há tantos tipos diferentes no mercado, hoje.

 

Os princípios básicos

Um telefone sem fio é basicamente uma combinação de telefone e transmissor/receptor de rádio (veja Como funcionam os telefones e Como funciona o rádio para detalhes sobre essas duas tecnologias). Um telefone sem fio possui dois componentes principais: a base e o aparelho de mão, ou handset.
  • base é conectada à tomada de telefone por meio de uma conexão de fio telefônico normal. No que diz respeito ao sistema telefônico, ela se parece com um telefone normal. A base recebe a chamada (como um sinal elétrico) através da linha telefônica, converte-a em um sinal de rádio FM e transmite este sinal.

     

  • O aparelho de mão recebe o sinal de rádio proveniente da base e o converte em um sinal elétrico que é enviado para o alto-falante, onde é convertido no som que você ouve. Quando você fala, oaparelho de mão transmite sua voz por meio de um segundo sinal de rádio FM que volta para a base. A base recebe seu sinal de voz e o converte em eletricidade para ser enviado através da linha telefônica para a outra pessoa.
A base e o aparelho de mão operam em um par de freqüências que permite falar e ouvir ao mesmo tempo, chamado de freqüência duplex.

 

 


O diagrama mostra como a unidade de base e o aparelho de mão do telefone sem fio falam um com o outro: cada cor representa uma freqüência diferente

 

 

 

Uma breve história

Os telefones sem fio surgiram por volta de 1980 e os primeiros aparelhos operavam em uma freqüência de 27 MHz. Eles tinham os seguintes problemas:
  • alcance limitado;
  • qualidade de som insatisfatória - sons ruidosos e cheios de estática porque as paredes e os eletrodomésticos interferiam nos sinais;
  • segurança precária - as pessoas podiam interceptar facilmente os sinais de outro telefone sem fio devido ao número limitado de canais.
Em 1986, a Comissão Federal de Comunicações dos EUA (FCC) concedeu a faixa de freqüências de 47 a 49 MHz para o telefone sem fio, o que diminuiu seu problema de interferência e reduziu a potência necessária para seu funcionamento. Entretanto, os telefones ainda possuíam um alcance limitado e qualidade de som precária.

Como a freqüência de 43 a 50 MHz dos telefones sem fio estava se tornando cada vez mais lotada, a FCC concedeu a faixa de freqüências de 900 MHz em 1990. Essa freqüência mais elevada permitiu que o telefones sem fio tivessem som mais nítido, transmitissem a maiores distâncias e tivessem mais canais para escolher. No entanto, eles ainda eram muito caros - cerca de US$ 400.

Em 1994 foram lançados os telefones sem fio digitais na faixa de freqüência de 900 MHz. Os sinais digitais permitiram que os telefones fossem mais seguros e diminuiu a espionagem. Em 1995, a DSS, distribuição de espectro digital, foi introduzida nos telefones sem fio. Esta tecnologia possibilitou que as informações digitais fossem espalhadas por diversas freqüências entre o receptor e a base, tornando assim quase impossível espionar as conversas nos telefones sem fio.

Em 1998, a FCC liberou a faixa de 2,4 GHz para uso dos telefones sem fio. A freqüência em questão aumentou a distância ao longo da qual um telefone sem fio pode operar, além de tirá-lo da faixa de freqüência da maioria dosrastreadores de rádio, aumentando ainda mais a segurança.

 

Anatomia de um telefone sem fio

Para ilustrar as partes de um telefone sem fio, vamos mostrar o interior deste aparelho da General Electric (GE). Ele foi fabricado em 1993 e funcionava na faixa de 43 a 50 MHz.

 


Telefone sem fio GE, com aparelho de mão e unidade de base

 

Como mencionado acima, todos os telefones sem fio possuem uma base e um aparelho de mão. Vamos ver estas peças individualmente.

Base
A unidade de base do telefone sem fio é conectada à tomada telefônica de sua parede.

 


Componentes da unidade de base

 

Se você abrir a base, expondo a placa de circuito, verá diversos componentes que efetuam as funções da base:

  • interface da linha telefônica: envia e recebe os sinais telefônicos através da linha telefônica;
  • rádio
    • amplifica os sinais que partem da interface de linha telefônica e também os que vão para ela, os controles do usuário e o viva-voz (se equipado);
    • transmite e recebe os sinais para e do aparelho de mão;
  • Alimentação elétrica: fornece energia em baixa voltagem para os circuitos e recarrega a bateria do aparelho de mão.

 


Placa de circuito na base do telefone sem fio GE

 

Interface de linha telefônica
Os componentes da interface de linha telefônica fazem duas coisas. Primeiro, enviam o sinal de toque para a campainha (se o aparelho estiver na base) ou para os componentes de rádio que o transmitirão para o aparelho de mão. Isso permite que você saiba que há uma chamada. Segundo, recebem e transmitem, em mão dupla, pequenas alterações na corrente elétrica da linha telefônica de e para os componentes de rádio da base. Quando você fala, causa pequenas mudanças na corrente elétrica da linha telefônica que são enviadas para a pessoa do outro lado da linha. O mesmo acontece quando a outra pessoa fala com você.

Componentes do rádio
Os componentes do rádio recebem os sinais elétricos da interface de linha telefônica e dos controles do usuário (teclados, botões). Eles também convertem os sinais em ondas de rádio, que são transmitidas pela antena. Os componentes do rádio usam cristais de quartzo para efetuar o ajuste dasfreqüências de rádio de envio e recepção dos sinais. Há dois cristais de quartzo, um para o envio de sinais e o outro para sua recepção. Lembre-se que a base e o aparelho de mão operam em um par de freqüências que permite falar e ouvir ao mesmo tempo (duplex). Os componentes do rádio incluem um amplificador de áudio que aumenta a intensidade dos sinais elétricos recebidos.

Componentes da alimentação elétrica
Uma fonte transformadora alimenta a baixa voltagem requerida pelos componentes elétricos na placa de circuito. Os componentes de alimentação elétrica, na placa de circuito, funcionam com a fonte para fornecer a corrente necessária ao recarregamento da bateria do aparelho de mão.

Além dos componentes acima, algumas bases possuem amplificadores de áudio para acionar os alto-falantes do recurso de viva-voz, teclado para fazer a ligação, telas de cristal líquido (LCDs) para o identificador de chamadas, diodos emissores de luz (LEDs) para os indicadores de alimentação/carga e uma memória de estado sólido para os recursos de secretária eletrônica ou retorno de chamada (callback).

Aparelho de mão


Você pode carregar o aparelho de mão por toda a casa ou fora dela, desde que esteja dentro da faixa de alcance do transmissor da base. O aparelho de mão possui todo o equipamento de umtelefone padrão (alto-falante, microfone, teclado de discagem) mais o equipamento de um transmissor/receptor de rádio FM.

 

 


Diagrama de blocos dos componentes do aparelho de mão

 

Quando você abre o aparelho de mão, pode ver estes componentes:

  • alto-falante: converte os sinais elétricos no som que você ouve;
  • microfone: capta sua voz e a transforma em sinais elétricos;
  • teclado: entrada para a discagem;
  • cigarra ou campainha: permite que você saiba que tem uma chamada;
  • componentes de rádio:
    • amplificam os sinais elétricos que partem do e vêm para o microfone e os alto-falantes;
    • enviam e recebem as freqüências de rádio FM;
  • visores de LCD ou LED: luzes indicadoras;
  • bateria recarregável: fornece energia elétrica para o aparelho de mão.

 


Peças do aparelho de mão do telefone sem fio GE, mostrando a parte frontal das placas de circuito

 

 


Peças do aparelho de mão do telefone sem fio GE, mostrando a parte posterior (traseira) das placas de circuito, o alto-falante, microfone, campainha e bateria

 

Alto-falante
alto-falante recebe os sinais elétricos do amplificador de áudio dos componentes do rádio e converte-os em som. Quando você remove a tampa do alto-falante, vê um grande ímã permanente com um furo no meio e uma grande ranhura que circunda o furo. Dentro dessa ranhura está uma bobina de fio fino de cobre que é presa a uma membrana plástica. A membrana plástica recobre o ímã e a bobina.

 


Imagem detalhada do alto-falante no aparelho de mão do telefone sem fio GE

 

 


Close do alto-falante com a tampa removida

 

 


Close do alto-falante com a membrana plástica removida.
O grande disco metálico é o ímã.

 

 


Close da membrana plástica do alto-falante com a bobina do fio de cobre

 

Para gerar som, os seguintes eventos ocorrem nos alto-falantes:

  1. os sinais elétricos vêm dos componentes do rádio;
  2. estes sinais se deslocam pela bobina de fio de cobre;
  3. os sinais elétricos induzem correntes magnéticas na bobina, transformando-a em um eletroímã;
  4. a bobina eletromagnética se movimenta para dentro e para fora da ranhura presente no ímã permanente;
  5. a bobina move a membrana plástica (pulsa-a fortemente para dentro e para fora) nas mesmas freqüências que as alterações nas correntes elétricas.
  6. os movimentos da membrana movem o ar nas mesmas freqüências, criando ondas sonoras que você pode ouvir.

Microfone
microfone transforma as ondas sonoras de sua voz em sinais elétricos que são enviados para o amplificador de áudio dos componentes de rádio. Um microfone é um alto-falante que funciona ao contrário. Quando as ondas sonoras de sua voz movem a membrana, geram minúsculas correntes elétricas por meio do movimento de uma bobina dentro de um ímã ou da compressão da membrana contra carbono em pó (veja Como funcionam os microfones e por que existem tantos tipos diferentes? para detalhes).

 


Close da placa de circuito do teclado do aparelho de mão com o microfone e a cigarra fixados

 

Teclado
O teclado permite que você disque um número. Ele converte a pressão da ponta de seu dedo sobre determinada tecla em um sinal elétrico que é enviado para os componentes de rádio. Abaixo do teclado de borracha existe uma placa de circuito com material condutor preto sob cada botão (veja acima). O teclado funciona como um controle remoto. Quando você pressiona um botão, ele faz um contato com o material preto e altera sua condutância elétrica. A condutância envia um sinal elétrico para os componentes de rádio indicando que você selecionou aquele número.

Cigarra ou campainha
Quando os componentes de rádio do aparelho de mão recebem o sinal da campainha proveniente da base, enviam sinais elétricos para a cigarra. A cigarra transforma estes sinais elétricos em som, mais ou menos como faz o alto-falante. Você ouve o som da cigarra e sabe que alguém está chamando. Em alguns telefones, o próprio alto-falante faz o som da campainha, não sendo necessário um componente à parte.

Componentes do rádio

Exemplo de duplex
Base:
  • transmissor de44,32 MHz
  • receptor de49,28 MHz
Aparelho de mão:
  • transmissor de49,28 MHz
  • receptor de44,32 MHz
Os componentes de rádio do aparelho de mão são como os da base: convertem os sinais elétricos do microfone em sinais de rádio FM e os transmitem na mesma freqüência que o cristal receptor da unidade de base. Os componentes do rádio também recebem sinais de rádio na mesma freqüência que o cristal de transmissão da base, converte-os em sinais elétricos e os envia para o alto-falante e/ou cigarra (campainha).

 

Lembre-se de que a base e o aparelho de mão operam em um par de freqüências duplex que permite falar e ouvir ao mesmo tempo.

o que é o que é ... Dicas objetos

Qual a chave mesmo sendo fabricada no Brasil tem nome estrangeiro ?

 A chave inglesa

O que é que tem braços e pernas, mas não tem cabeça ?

As poltronas

O que é o que é de manhã é enchido e à noite, esvaziado

O sapato

Grande como um ratão, guarda a casa como um leão ?

 Tranca da porta 

O QUE TEM DENTES, MAS NÃO PODE COMER ?

O PENTE

Qual a boca que se enche de comida, mas não come

A boca do forno

O que é que trabalho bastante e descansa em pé

Vassoura

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 UMA INVENÇÃO QUE VEIO NA HORA CERTA

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