Comunicações Rádio

Sistemas de Comunicação
Eletromagnetismo

Não há lugar à lecionação de aulas de qualquer topologia para esta Unidade Curricular, neste curso.
Os alunos que o desejarem poderão frequentar as aulas de Comunicações por Rádio (61002199) do curso de licenciatura em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores.
As dúvidas decorrentes da aprendizagem autónoma poderão ser esclarecidas no horário de atendimento.

Objetivos: Adquirir conhecimentos relativos aos sistemas de comunicações rádio atuais. Assume particular relevância a compreensão e análise: dos meios de transmissão guiados e antenas; das técnicas de modulação digitais; dos sistemas e aplicações mais comuns baseados em tecnologias Wireless Personal Area Networks (WPAN) e Low Power Wide Area Networks (LPWAN).

Competências genéricas: Capacidade de análise e síntese; capacidade de desenvolver trabalho autónomo e em equipa; capacidade de aplicação dos conhecimentos técnicos para projeto e implementação dos diferentes aspetos relativos aos sistemas de comunicações rádio; capacidade de expressão oral e escrita em Português.

Competências específicas: Conhecer e compreender as características das linhas de transmissão; conhecer e compreender os diagramas de radiação e os parâmetros fundamentais das antenas; conhecer e compreender os diferentes tipos de antenas e as técnicas de modulação usados nos sistemas de comunicações rádio atuais. De entre eles refira-se os sistemas WPAN e LPWAN usados em aplicações para sistemas de energia e de automação: smart metering e smart grids; Internet of Things (IoT) e Indústria 4.0; entre outros.

Introdução

• Motivação; perspetiva histórica e impacto social das comunicações rádio;
• Espectro radioelétrico: Quadro de atribuição de frequências;
• Sistemas de comunicações rádio atuais.

Linhas de transmissão

• Linha bifilar, cabo coaxial, linha microstrip, etc;
• Equação telegrafo; impedância característica e constante de propagação;
• Linha de transmissão terminada: coeficiente de reflexão; VSWR e diagramas de bounce.

Conceitos fundamentais e parâmetros das antenas

• Aplicações das antenas em telecomunicações;
• Tópicos sobre mecanismo de radiação;
• Conceitos fundamentais das antenas
• vetor de Poynting, densidade de potência e intensidade de radiação;
• impedância da onda eletromagnética no vazio.
• Parâmetros fundamentais das antenas
• diagrama de radiação em coordenadas polares e cartesianas; lóbulos; largura de feixe a meia potência;
• directividade; ganho; área efetiva; eficiência; largura de banda; polarização; impedância de entrada, etc.

Antenas lineares, impressas e de abertura

• Antenas lineares: dipolos e monopólos;
• Antenas microstrip: análise e síntese;
• Antenas de abertura e refletores.

Comunicações digitais (transmissão passa-banda):

• Modulações digitais elementares ASK, PSK, FSK e QAM;
• Modulações digitais lineares com deteção coerente:
• Modulações binárias (ASK e PSK) e não binárias (M-PSK);
• Modulações digitais não lineares com deteção coerente:
• Modulações binárias (FSK e MSK); e não binárias (M-FSK);
• Modulação QAM;
• Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) e Chirp Spread Spectrum (CSS);
• Probabilidade de erro e eficiência espectral das diferentes técnicas de modulação.

Sistemas Wireless Personal Area Networks (WPAN) e Low Power Wide Area Networks (LPWAN)

• IEEE 802.15.x standards;
• Bluetooth / IEEE 802.15.1;
• ZigBee versus IEEE 802.15.4;
• LoRa e LoRaWAN;
• Tópicos sobre Sigfox e outros sistemas LPWAN.

Aplicações das tecnologias rádio em sistemas de energia e de automação

• Aplicações em smart metering e smart grids;
• Aplicações para Internet of Things (IoT) e Indústria 4.0;
• Tópicos sobre interface sem fios para sensores inteligentes (IEEE 1451.5);
• Tópicos sobre aplicações de 5G Industrial;
• Outras aplicações: gestão de frotas e gestão de armazém; tecnologias de identificação por rádio – RFID; segurança e controlo de acessos, etc.

Método de Avaliação: "Avaliação por exame"

A avaliação da unidade curricular é efetuada através de exame escrito formal e de trabalhos práticos laboratoriais.

A Classificação Final (CF) da UC é obtida a partir das seguintes componentes:

• Exame escrito (Exame), a realizar na época de exames no final do semestre;
• Trabalhos Práticos (TP), realizados durante as aulas práticas e submetidos nos prazos estabelecidos;
• Teste Laboratorial (TL) a realizar numa aula prática.

Modalidade 1 - Avaliação exclusiva por Exame

Por defeito, a classificação final é determinada exclusivamente pela nota do exame escrito final, de acordo com:

CF = Exame

Para obter aproveitamento na UC, é necessária uma classificação mínima de 9,5 valores (em 20) no exame final.

ou

Modalidade 2 - Avaliação com inclusão dos Trabalhos Práticos

Para os estudantes que optem por realizar o Teste Laboratorial (TL) e submeter os Trabalhos Práticos (TP), a classificação final (CF) ponderada é calculada da seguinte forma:

CF = 0,70 x Exame + 0,24 x TP + 0,06 x TL.

Para obter aproveitamento na UC, através desta modalidade de avaliação, é cumulativamente necessário:

• uma classificação mínima de 8,5 valores (em 20) no exame escrito final;
• uma classificação mínima de 10,0 valores (em 20) na componente de Trabalhos Práticos (TP);
• uma classificação final (CF) ponderada mínima de 9,5 valores (em 20).

A componente TP compreende a resolução individual de folhas teórico-práticas e a elaboração de relatórios de trabalhos laboratoriais, que podem ser realizados em grupos de até três estudantes.

Sempre que os trabalhos exijam medições laboratoriais, estas serão fornecidas pelo docente.
Todos os elementos submetidos serão objeto de defesa individual durante a última semana letiva.

NAO