Introdução - 1 • A baixas frequências mesmo o circuito mais

LINHAS DE TRANSMISSÃO
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Introdução - 1
• A baixas frequências mesmo o circuito mais complicado pode ser descrito em termos de conceitos
simples como resistência, capacidade e inductância.
• A estas frequências o comprimento de onda associado à frequência de excitação (λ
λ=v/f) é muito
maior do que as dimensões físicas dos componentes do circuito e temos assim circuitos de
parâmetros concentrados.
 f = 50 Hz ⇒ λ ≈ 6000 Km

 f = 50 MHz ⇒ λ ≈ 6m
• Na figura está representado o valor da tensão
ao longo de um circuito onde o comprimento
de onda λ é comparável à dimensão do
circuito.
• Neste tipo de circuito todo o efeito indutivo
encontra-se concentrado em bobinas, todo o
efeito capacitivo encontra-se concentrado em
condensadores e todo o efeito resistivo
encontra-se concentrado em resistências.
Amplitude
λ
Vmax
z
Vmin
VG
ZL
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Introdução - 2
• Todos os processos neste tipo de circuitos são considerados apenas como função do tempo.
• Quando λ é da ordem de grandeza das dimensões dos circuitos, o tempo de propagação para os
efeitos eléctricos de um ponto para outro ao longo do circuito torna-se comparável ao tempo das
oscilações das correntes ou cargas dos sistemas.
• Por isso todos os processos devem ser considerados como função não só do tempo mas também
da distância.
• A análise convencional de circuitos, baseada nas leis de Kirchoff e noções de tensão e corrente,
não é suficiente para uma descrição adequada dos fenómenos eléctricos.
o É necessário fazer uma análise em termos dos campos eléctrico e magnético associados.
• Para frequências baixas podemos considerar as bobinas e os condensadores como elementos
ideais. As perdas (óhmicas e no dieléctrico) e impurezas reactivas sempre presentes em bobinas e
condensadores vão-se tornando importantes com o aumento da frequência. Na região das
microondas (f>900MHz) estes elementos deixam mesmo se ser realizáveis.
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Introdução - 3
(i)
L
CL
Bobina a baixas (i) e a altas frequências (ii)
(ii)
L
RL
(i)
C
RC
Condensador a baixas (i) e a altas frequências (ii)
(ii)
C
LC
• Isto não significa, contudo, que tais elementos não sejam realizáveis nestas frequências. São
realizáveis, mas de um modo completamente diferente.
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Introdução - 4
• A figura mostra a secção transversal de
uma guia de onda rectangular com três
tipos de íris equivalentes respectivamente
a: (i) capacidade em paralelo; (ii)
inductância em paralelo e (iii) circuito
tanque paralelo.
Íris
(i)
Íris
(ii)
Íris
(iii)
• Entre os dois extremos, baixas frequências e microondas, existe uma vasta área de utilização
para as linhas transmissão.
• As linhas de transmissão são utilizadas em praticamente todos os sistemas de comunicação.
• As formas mais simples de linhas de transmissão, datam dos primeiros dias do telégrafo e do
telefone.
• A linha bifilar é ainda utilizada quer na forma de cabos multifilares ou de dois condutores
paralelos.
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Introdução - 5
• Os três tipos de linhas de transmissão mais utilizados são:
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Introdução - 6
o Linhas de transmissão de pratos paralelos: Este tipo de linha de transmissão consiste em dois
pratos condutores paralelos separados por um dielétrico com espessura uniforme. Na zona
das microondas, este tipo de linha de transmissão pode ser fabricado em circuito impresso.
São normalmente denominadas striplines.
o Linha bifilar: Esta linha de transmissão é constituída por um par de condutores paralelos
separados com uma distância uniforme.
o Cabo coaxial: Consiste num condutor interno e um condutor externo que o envolve
separados por um dielétrico. Esta estrutura tem a vantagem de confinar os campos
eléctricos e magnéticos inteiramente dentro da região do dielétrico.
• Para que haja uma transmissão eficiente de potência de um ponto para outro ponto a energia
deve ser direccionada ou guiada.
• O modo dominante de propagação em linhas de transmissão é o modo TEM (Transverse
ElectroMagnetic). Neste modo de transmissão os campos eléctrico e magnético existem num plano
perpendicular à direcção de propagação.
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Introdução - 7
• A figura representa a configuração dos campos eléctrico e magnético em vários tipos de cabos e
linhas strip propagando-se em modo TEM.
Substracto