Compreender a RF - tecnologias de radiofrequência

As tomadas elétricas de uma casa fornecem uma tensão ou uma corrente que aumenta e diminui ao longo do tempo. A taxa na qual a corrente aumenta e diminui é chamada de frequência.A frequência descreve quantas vezes por segundo a corrente passa por um ciclo completo de subida e descida antes de retornar ao seu nível original. O número de ciclos por segundo é medido em unidades de hertz. Por exemplo, se em um segundo a corrente percorrer quatro ciclos completos, a frequência é de quatro hertz. Nos Estados Unidos, por exemplo, a frequência da energia de corrente alternada (CA) nas tomadas de parede é normalmente de 60 Hz, o que significa que a corrente completa 60 ciclos em 1 segundo.

CA gerando campos eletromagnéticos

Qualquer corrente alternada que se desloca através de um condutor, como um fio ou uma antena, também gera um campo eletromagnético que se desloca para o espaço.Em frequências muito baixas, como CA de 60 Hz em tomadas de parede, esse campo eletromagnético não é particularmente forte e não se desloca para muito longe.

Três usos gerais da RF

Existem três usos gerais da RF. A primeira categoria de aplicações de RF está relacionada a objetos de aquecimento.Isso inclui fornos de micro-ondas, bem como aplicações industriais e médicas.

Outra área de uso para RF é a de objetos de sensoriamento ou detecção. Nela, a RF é transmitida e as características da RF recebidas fornecem informações sobre os objetos encontrados.

A mais conhecida é a transmissão de informações. Broadcasts de rádio e televisão estavam entre os primeiros usos de RF para transmitir informações sob a forma de sons e imagens. As características de RF permitem o uso de tecnologias modernas de transmissão de dados, como Wi-Fi, voz e dados celulares e Bluetooth. Além disso, a capacidade de transmitir informações através do espaço é extremamente importante para aplicações de satélite, incluindo GPS.

Uso da RF para esquentar objetos

Os fornos de micro-ondas usam algo chamado “magnétron” para criar RF em uma frequência de cerca de dois gigahertz e meio. Essa frequência está na mesma faixa de frequência comumente usada pelo Wi-Fi e pelo Bluetooth. A RF então penetra em alimentos ou líquidos e faz com que as moléculas, principalmente a água, vibrem, o que gera calor. Ao usar RF para esquentar alimentos em um micro-ondas, o uso de objetos de metal deve ser evitado porque o metal pode transformar em RF conduzida a RF irradiada produzida pelo magnétron. As correntes resultantes no metal podem causar faíscas ou chamas.

Além de esquentar as sobras dos alimentos, a RF também é utilizada com a finalidade de aquecimento em aplicações industriais, como na pasteurização do leite, e também é encontrada em algumas aplicações médicas, que vão desde a destruição de células cancerígenas até vários tratamentos cosméticos.

Detectar objetos usando RF

O radar é um exemplo de como os objetos podem ser detectados através do uso da RF. Existem várias aplicações de radar, como detecção de aviões ou navios, ou medição de velocidade de um veículo ou uma bola de beisebol. Outro exemplo do uso da RF para detecção são os scanners corporais que substituíram amplamente os detectores de metal nos aeroportos. Alguns tipos de sensores de movimento em sistemas de alarme também usam RF. Um uso menos conhecido da RF para detecção é na medição de materiais. A RF permite determinar de forma não destrutiva certas propriedades dos materiais, como na verificação do células humanas quanto à presença de câncer de mama ou das árvores quanto à presença de podridão e cupins.

Transferir informações usando RF

O uso mais comum da RF no mundo moderno é a transferência de informações sem fios ou “over-the-air”. Para transferir informações usando a RF, uma ou mais propriedades do campo eletromagnético gerado devem ser alteradas, e esse processo é chamado de modulação.

A maneira mais simples de mudar algo sobre o campo irradiado é simplesmente ligando-o ou desligando-o, e é basicamente assim que funciona o Código Morse. Ligando a RF por um tempo curto para um ponto e por um tempo maior para um traço. O passo seguinte desta abordagem “liga-desliga” é a modulação em amplitude (AM), onde a força da RF é alterada para transmitir informações. Na modulação de frequência (FM), a frequência da RF irradiada é alterada conforme a informação a ser enviada.

AM e FM são usadas principalmente para modulação analógica, como broadcasts de rádio. Para enviar informações digitais, são necessários esquemas de modulação mais complicados, que muitas vezes alteram a amplitude e a fase, ou o deslocamento da frequência da RF ao mesmo tempo.

Frequências de RF explicadas

A definição de RF abrange uma ampla gama de frequências, mas a frequência específica utilizada é amplamente baseada na aplicação.

Duas coisas acontecem quando a frequência é reduzida. Primeiro, os campos irradiados se propagam ou se deslocam por distâncias maiores. Depois, os sinais de frequência mais baixa também tendem a penetrar ou passar através de objetos com mais facilidade. O oposto é verdadeiro para frequências mais altas. O broadcast de rádio AM usa frequências em torno de 100 kHz, e o broadcast de rádio FM usa frequências em torno de 100 MHz porque esses sinais, de frequência relativamente baixa, podem se deslocar por muitos quilômetros e podem ser recebidos dentro de casas ou empresas.

O Wi-Fi usa frequências de 2,4 ou 5 gigahertz, e elas são de 25 a 50 vezes mais altas que as frequências de AM ou FM. Um dos motivos de essas frequências muito mais altas serem usadas é que os sinais Wi-Fi não precisam se deslocar para muito longe: um ponto de acesso é essencialmente ruído ou interferência nos pontos de acesso de todos os outros. Os sinais de Wi-Fi não se estendem muito além de residências ou empresas.

Na maior parte do mundo, o direito de usar uma determinada frequência ou faixa de frequências é definido por um governo ou agência reguladora. Nos Estados Unidos, esse direito é definido pela Comissão Federal de Comunicações (Federal Communications Commission - FCC). A aquisição da “licença” para usar certas frequências geralmente requer uma taxa e o custo pode ser bastante elevado. As operadoras de redes celulares, por exemplo, pagam bilhões de dólares pelo direito exclusivo de usar determinadas frequências.

Segurança de RF

A energia irradiada, como raios X, raios gama e raios UV (ultravioleta), é chamada de radiação ionizante. "Ionizante" indica que essa energia pode quebrar átomos ou moléculas, incluindo DNA, e pode ser uma causa direta de certas formas de câncer e de outros problemas de saúde.

A RF é uma radiação não ionizante, que não quebra átomos ou moléculas. Isso não significa que a RF seja completamente inofensiva. A RF pode gerar aquecimento e, em níveis muito altos, pode causar danos às células. No entanto, em níveis de potência comuns ou em circunstâncias “normais”, não há evidências firmes ou conclusivas de que a RF represente um perigo significativo para seres vivos. Porém os transmissores de alta potência exigem cuidado e as diretrizes regulatórias e do setor precisam ser cumpridas no que diz respeito à exposição à RF.