As "ondas de rádio" transmitem músicas, conversas, fotos e dados através do ar, de maneira invisível, geralmente por milhões de quilômetros. Embora as ondas de rádio sejam invisíveis e completamente indetectáveis pelos humanos, elas mudaram totalmente a sociedade. Não importa se estamos falando sobre um telefone celular, um monitor de bebê, um telefone sem fioou qualquer das outras milhares de tecnologias sem fio: todas elas usam ondas de rádio para comunicar.Radares e fornos de microondas também dependem de ondas de rádio.Satélites de comunicação e navegação seriam impossíveis sem as ondas de rádio, como também a aviação moderna. Um avião depende de uma dúzia de sistemas de rádio diferentes. A tendência atual em direção ao acesso à Internet sem fio é também usar o rádio. Isso significa muito mais conveniência no futuro.

O engraçado é que o rádio é uma tecnologia incrivelmente simples. Apenas com alguns componentes eletrônicos que custam, no máximo, um ou dois dólares, você pode construir transmissores e receptores de rádio. A história sobre como algo tão simples tornou-se uma tecnologia fundamental do mundo moderno é fascinante!

Neste artigo, vamos explorar a tecnologia do rádio para você poder entender completamente como ondas de rádio invisíveis tornam tantas coisas possíveis.

O rádio mais simples

O rádio pode ser extremamente simples. Por volta da virada do século, essa simplicidade possibilitou a quase todos os primeiros experimentos. Como ele é tão simples? Aqui está um exemplo:

• pegue uma bateria nova de 9 volts e uma moeda
• pegue um rádio AM e sintonize em uma área do dial (indicador de estações) em que você ouça um ruído 
• agora segure a bateria perto da antena e rapidamente ligue os dois terminais da bateria com a moeda (conectando-os por um instante)
• você vai ouvir um estalo no rádio que é causado pela conexão e desconexão da moeda

 

Ligando os terminais de uma bateria de 9 volts, você consegue criar ondas de rádio que um rádio AM consegue receber

 

Sua combinação de moeda com bateria é um transmissor de rádio. Ele não está transmitindo nada útil (somente ruído) e não vai transmitir muito longe (apenas uns poucos metros, porque não está otimizado para distâncias). Mas se você usar o ruído para enviar código Morse, de fato, conseguirá se comunicar por vários metros com este rudimentar dispositivo!

 

Um rádio (ligeiramente) mais elaborado

Se você quiser algo um pouco mais elaborado, use uma lixa de metal e dois pedaços de arame. Conecte uma ponta da lixa a um terminal da bateria de 9 volts. Conecte o outro pedaço de arame ao outro terminal da bateria e percorra, com a extremidade livre deste arame para cima e para baixo da lixa. Se fizer isso no escuro, você conseguirá ver pequenas faíscas de 9 volts correndo ao longo da lixa conforme a ponta do arame se conecta e se desconecta às arestas da lixa. Segure a lixa próxima a um rádio AM e você ouvirá muito ruído.

Nos primórdios do rádio, os transmissores eram chamados de indutores de faíscas (em inglês) e criavam uma corrente contínua de faíscas a voltagens muito mais altas (por exemplo, 20 mil volts). A alta voltagem criava grandes faíscas como as que você vê em uma vela de ignição e elas conseguiam transmitir a distâncias maiores. Hoje, um transmissor como esse é ilegal porque atravessa o espectro de radiofreqüência inteiro, mas antigamente funcionava bem e era muito comum porque não havia muitas pessoas usando ondas de rádio.

Os fundamentos do rádio: as partes

Conforme foi visto na seção anterior, é incrivelmente fácil transmitir com ruído. Contudo, todos os rádios hoje usam ondas senoidais contínuaspara transmitir informação (áudio, vídeo, dados). A razão pela qual hoje usamos ondas senoidais contínuas hoje é porque há muitas pessoas e aparelhos diferentes que querem usar ondas de rádio ao mesmo tempo. Se houvesse como vê-las, você descobriria que há literalmente milhares de ondas de rádio diferentes (na forma de ondas senoidais) ao seu redor neste momento: transmissões de TV, transmissões de rádio AM e FM, rádios da polícia e dos bombeiros, transmissões de TV por satélite, conversas por celular, sinais de GPS e assim por diante. É incrível a quantidade de utilizações para as ondas de rádio atualmente (veja Como funcionam as ondas de rádio para ter uma idéia). Cada sinal de rádio diferente, usa umafreqüência de onda senoidal diferente e é, dessa forma, que os sinais são todos separados.

Qualquer estrutura de rádio tem duas peças:

• o transmissor
• o receptor

O transmissor obtém um tipo de mensagem (pode ser o som da voz de alguém, imagens para um aparelho de TV, dados para um modem de rádio ou o que quer que seja), a codifica em uma onda senoidal e a transmite por meio de ondas de rádio. O receptor recebe as ondas de rádio e decodifica a mensagem das ondas senoidais  recebidas. Tanto o transmissor quanto o receptor usam antenas para irradiar e captar o sinal de rádio.

Os fundamentos do rádio: exemplos da vida real

Uma babá eletrônica é um dos exemplos mais simples da tecnologia de rádio. Há um transmissor que fica no quarto do bebê e um receptor que os pais usam para escutá-lo. Aqui estão algumas das características importantes de uma babá eletrônica.

• modulação: amplitude modulada (AM)
• faixa de freqüência: 49 MHz
• número de freqüências: 1 ou 2
• potência do transmissor: 0,25 watts

(Não se preocupe se termos como "modulação" e "freqüência" não fizerem sentido agora, já, já, falaremos deles.)

 

Uma babá eletrônica, com o receptor à esquerda e o transmissor à direita: o transmissor fica no quarto do bebê e é essencialmente uma mini "estação de rádio". Os pais carregam o receptor pela casa para ouvir o bebê. A distância de transmissão está limitada a 61 metros.

 

O telefone celular também é um rádio e um aparelho muito mais sofisticado (veja Como funcionam os telefones celulares para mais detalhes). O aparelho celular contém tanto um transmissor quanto um receptor, podendo usar ambos simultaneamente. O celular pode entender centenas de freqüências diferentes e pode mudar automaticamente entre as freqüências. Aqui estão algumas das características importantes de um telefone celular analógico típico:

• modulação: freqüência modulada (FM)
• faixa de freqüência: 800 MHz
• número de freqüências: 1664 (832 por provedor, dois provedores por área)
• potência do transmissor: 3 watts

 

Um telefone celular comum contém tanto um transmissor quanto um receptor e ambos operam simultaneamente em freqüências diferentes. O telefone celular se comunica com uma torre de celular e consegue transmitir a uma distância de 3 a 5 km.

 

 

 

Transmissores simples

Você pode ter uma idéia de como um transmissor de rádio funciona começando com uma bateria e um pedaço de fio elétrico. Em Como funcionam os eletroímãs, você entende que a bateria envia eletricidade (uma corrente de elétrons) através de um fio elétrico se você conectá-lo entre os terminais dela. Os elétrons em movimento criam um campo magnético ao redor do fio. Esse campo é forte o suficiente para afetar uma bússola.

 

 

Digamos que você pegue um outro fio elétrico e o coloque paralelo ao fio da bateria, mas a uns 5 cm de distância. Se conectar um voltímetro muito sensível a este outro fio, vai acontecer o seguinte: toda vez que conectar ou desconectar o primeiro fio da bateria, vai sentir uma voltagem e uma corrente muito pequena no segundo fio. Qualquer campo magnético mutante pode induzir um campo elétrico em um condutor: este é o princípio básico por trás de qualquer gerador elétrico. Então:

• a bateria cria fluxo de elétrons no primeiro fio
• os elétrons em movimento criam um campo magnético ao redor do fio
• o campo magnético estende-se até o segundo fio
• os elétrons começam a fluir no segundo fio toda vez que o campo magnético no primeiro fio muda

 

 

 

Uma coisa importante para notar é que os elétrons fluem no segundo fio somente quando você conecta ou desconecta a bateria. O campo magnético não faz com que os elétrons fluam no fio a menos que o campo magnético esteja variando. Conectar e desconectar a bateria muda o campo magnético (conectar a bateria ao fio cria o campo magnético, enquanto desconectá-la anula o campo). Os elétrons fluem no segundo fio nesses dois momentos.

Transmissores simples: faça o seu

Para criar um transmissor de rádio simples, você precisa criar uma corrente elétrica que mude com rapidez em um fio. Você pode fazer isso conectando e desconectando a bateria bem rápido, assim:

 

Quando você conecta a bateria, a voltagem no fio é de 1,5 volts e quando a desconecta, a voltagem é de zero volt. Conectando e desconectando a bateria bem rápido, você cria uma onda quadrada que oscila entre 0 e 1,5 volts.

 

Uma maneira melhor é criar uma corrente elétrica que varie continuamente no fio. A forma mais simples (e mais fácil) de onda que varia continuamente é a onda senoidal, como mostrado abaixo:

 

Uma onda senoidal oscila facilmente entre  10 volts e -10 volts

 

Criando uma onda senoidal e fazendo-a percorrer através do fio, você cria um transmissor de rádio simples. É extremamente fácil criar uma onda senoidal com apenas alguns componentes eletrônicos: um capacitor e umindutor podem criar uma onda senoidal e alguns transistores podem amplificar a onda em um sinal poderoso (veja Como funcionam os osciladores para mais detalhes, e aqui (em inglês) está um diagrama simples de transmissor). Enviando esse sinal para uma antena, você pode transmitir a onda senoidal para o espaço.

 

FreqüênciaUma característica da onda senoidal é a freqüência. A freqüência de uma onda senoidal é o número de vezes que ela oscila para cima e para baixo por segundo. Quando você ouve uma transmissão de rádio AM, o rádio está sintonizado em uma onda senoidal com uma freqüência de cerca de 1 milhão de ciclos por segundo (ciclos por segundo também são conhecidos como hertz). Por exemplo, 680 no dial AM significa 680 mil ciclos por segundo. Sinais de rádio FM operando na faixa de 100 milhões de hertz. 101,5 no dial FM significa um transmissor que gera uma onda senoidal a 101.500.000 ciclos por segundo. Veja Como funcionam as ondas de rádio para mais detalhes.