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O que é Splitter e Combinador?

Postado por leopedrini quinta-feira, 31 de outubro de 2013 06:26:00 Categories: Componentes de RF Curso

Componentes de RF - Divisor de Potência de RF e Combinador de Potência de RF

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Conhecer os equipamentos de sua área, utilizados em seu trabalho, é necessidade básica de qualquer profissional. E entender bem as suas características e funções (aplicações) muitas vezes representa a diferença na hora de conseguir um novo emprego, ou encontrar soluções para problemas.

Na área de Telecomunicações e TI temos uma ampla gama de equipamentos (ou componentes), que variam de acordo com a área específica de atuação. Para cada um desses equipamentos é possível encontrar uma enorme documentação disponível na forma de catálogos, cursos, white papers, apresentações, etc.

Muitas vezes porém os conceitos básicos - os mais importantes - não são plenamente compreendidos por todos, até mesmo por quem os utiliza na prática.

 

 

Com o objetivo de explicar de forma simples as principais características dos Componentes de RF, iniciamos hoje essa nova série aqui no telecomHall.

Não vamos porém nos aprofundar em detalhes como cálculos e definições mais extensas ou complexas. Vamos nos ater apenas ao objetivo principal: conhecer o básico e essencial de cada equipamento. Com essa base, qualquer aprofundamento nos estudos pode ser feito com mais facilidade, se você desejar.

E para começar, vamos conhecer dois desses elementos: o Divisor de Potência de RF (ou ‘Splitter’) e o Combinador de Potência de RF.

 

Objetivo

Apresentar de forma simples os componentes de RF: divisor e combinador de potência.

 

Divisor de Potência de RF

Vamos começar por um dos mais simples e intuitivos desses componentes: o divisor.

Divisor, como o nome indica, divide.

Na Natureza podemos ver um exemplo de divisor em um rio que encontra um obstáculo, e se divide em dois. Nesse caso, parte da água continua por um caminho, e outra parte por outro caminho.

 

No caso dos divisores de RF, ao invés da água, quem se divide é o sinal de RF. Nesse caso, o sinal de entrada é igualmente ‘dividido’: mantém-se a forma, mas divide-se a potência. Por esse motivo, os divisores de RF são conhecidos como Divisores de ‘Potência’ de RF.

Na figura a seguir, vemos uma ilustração simples de um divisor. O sinal (representado por círculos vermelhos grandes) entra por um lado (A) e sai por outros dois (B) e (C).

 

Perceba que o sinal de saída é o mesmo (tem a mesma forma), porém cada saída tem metade da potência do sinal original (círculos vermelhos pequenos).

 

Basicamente, isso é o que o divisor faz. E a próxima pergunta então seria: ‘Porque ou onde eu utilizo o divisor?’.

Imagine a seguinte situação: uma pequena comunidade rural foi contemplada pelo Planejamento de RF da sua empresa com a instalação de uma nova BTS. O ponto para a instalação da torre já foi adquirido: fica em um pequeno morro no centro de 3 pequenas regiões, com boa linha de visada para todas, como vemos na figura abaixo.

 

Infelizmente, por motivos de ‘redução de custos’, esta BTS possui apenas 2 setores.

Mas existem 3 regiões a serem atendidas (cobertas). E então, o que fazer?

 

Certo, sabemos que no caso mostrado acima a solução ideal seria a instalação de 3 setores – porém não temos essa configuração disponível! Diante desse cenário, as alternativas seriam deixar uma das pequenas comunidades sem cobertura ou... instalar um divisor (splitter)!

Podemos minimizar bastante o problema apresentado com a simples utilização de um divisor (splitter) – dividimos um setor em dois, atendendo todas as 3 regiões de interesse, e garantindo a satisfação de um maior número de pessoas (todos os possíveis novos clientes).

 

Uma observação importante caso acima é que o setor que ‘não’ será dividido (amarelo na figura) deve cobrir a região mais densa, pois é o que terá o maior tráfego. E o setor que será dividido atenderá simultaneamente as outras 2 regiões menores (em azul na figura).

Além disso, cada um dos ‘dois’ setores em azul tem metade da potência do setor amarelo (considerando a mesma potência do transmissor de cada um). Essa diferença de 3 dB deve ser levada em conta para não haver perdas de Qualidade, principalmente em regiões ‘indoor’. De qualquer forma, isso pode ser compensado através de ajustes, se por exemplo for possível aumentar a potência do transmissor. Vai depender é claro de como está a Qualidade nas regiões atendidas – geralmente em casos como esse, não temos muitas perdas na prática.

E como já mencionado, essa não é a ‘solução’ definitiva, mas com certeza é a melhor ação a ser tomada, considerando o cenário exposto - atendimento de pequenas localidades. Futuramente, com o desenvolvimento e progresso de cada uma dessas regiões (e consequentemente maior utilização dos serviços de telecomunicações) já teremos então justificativas para ampliação do terceiro setor na BTS.

 

Tudo bem, vimos como funciona um divisor de potência de RF, e também um bom exemplo de aplicação do mesmo.

Mas os divisores não dividem apenas para 2 saídas. Podemos ter por exemplo um divisor com 4 saídas. Nesse caso, cada saída terá 1/4 da potência do sinal original (lembre-se que os divisores sempre dividem igualmente o sinal de entrada entre todas as saídas).

Nota: Um dos pontos mais importantes quando falamos de divisores de RF é a perda de inserção, ou seja, a perda que adicionamos ao sistema quando inserimos tais elementos. Quanto maior a perda inserida no sistema, menor parte do sinal chegará ao seu destino, o que é ruim.

Assim quando falamos que em um divisor de 4 saídas teremos 1/4 da potência do sinal original em cada saída estamos ‘desconsiderando’ a perda por inserção do componente em si, e considerando apenas a perda resultante da divisão do sinal (cuja ordem de grandeza é bem maior).

Então na prática quais são as perdas que eu tenho com utilização do divisor de RF (splitter)?

Admitindo nula a perda por inserção do elemento (ou seja, mantivemos a impedância característica do sistema), e levando-se em conta apenas a perda por divisão do sinal em mais portas, temos a seguinte tabela de correspondência de ‘número de portas de saída’ x ‘redução do nível de potência’ em um divisor (splitter).

 

Por exemplo, se na entrada de um divisor de 4 portas temos um sinal de -84 dBm, teremos um sinal de -90 dBm em cada uma de suas saídas.

 

Uma outra informação importante a respeito dos divisores de potência de RF (splitters) é sobre a isolação, ou seja, um sinal não deve interferir no outro. Para isso, é importante conhecer as suas características de construção.

A sua construção pode ser através do uso de resistores ou transformadores, sendo esses últimos utilizados em exemplos como o acima. Porém foge ao nosso escopo hoje, e mais adiante explicaremos de forma simples a sua construção e funcionamento, explicando com mais detalhes como funciona a isolação.

Por enquanto, saiba apenas que todo divisor de RF é um elemento passivo, ou seja, não precisa de alimentação.

Ainda não estamos também analisando outros aspectos, como diferentes frequências ou tecnologias. Vamos primeiro entender os aspectos mais importantes (principais) em sua forma mais simples. Nos próximos tutoriais da série vamos assimilando de forma gradual as inúmeras possibilidades de combinação e utilização desses equipamentos.

Nesse ponto então já conhecemos o divisor de potência de RF, entendemos o seu funcionamento básico e para o que ele serve, e também vimos um exemplo prático de utilização.

Vamos continuar, e conhecer um ‘novo’ componente de RF.

O que você acha que aconteceria se invertêssemos a utilização do equipamento que mostramos no início deste tutorial?

 

Combinador de Potência de RF

Se invertemos a utilização do equipamento mostrado no início do tutorial, transmitindo 2 sinais diferentes nas portas B e C, temos a somatória, ou combinação desses sinais na porta A.

 

Você já deve ter percebido então que, na verdade, o combinador nada mais é do que um divisor, só que usado de outra forma, não é mesmo?

E é exatamente isso: um combinador de potência de RF simplesmente combina (junta) sinais diferentes em uma única saída. No caso acima, os sinais que são transmitidos pela porta B e C saem juntos pela porta A.

Da mesma forma que o divisor, o nome é sugestivo: o combinador combina! A princípio você pode achar muito simples... e realmente é. Mas nem por isso deixa de ser extremamente importante para todos os sistemas onde precisamos agrupar (e desagrupar) sinais com características iguais ou semelhantes.

Os combinadores de potência de RF então são utilizados em aplicações onde seja necessário transmitir/enviar vários sinais através de um único meio.

Vamos utilizar o mesmo exemplo anterior, para ver como isso é feito. Um usuário (em amarelo na figura) transmite sua conversação, que chega através da antena (1) até a BTS (2). Um outro usuário (vermelho) também transmite sua conversação, só que através da antena (3) até a mesma BTS. Na BTS então, estes sinais estão presentes (somados ou combinados), e a mesma pode então dar prosseguimento ao processamento de cada uma das chamadas.

 

Veja que os diferentes sinais de cada um dos usuários (amarelo e vermelho) foram então somados (ou combinados) em um combinador, e o sinal de ambos seguiu através de um único cabo das antenas até a BTS.

 

O combinador não faz nenhum tipo de transformação ou alteração no sinal. Simplesmente combina em uma única saída.

E também é fácil entender que todas as características como Perda e Isolação do combinador de potência de RF são as mesmas que já vimos para o divisor anteriormente. Como o divisor, o combinador também é um elemento passivo.

Pronto, você agora também já sabe o que é um Combinador de Potência de RF.

 

O que vimos até agora se aplica a sinais que possuem a mesma característica de agrupamento, não importando a frequência: O divisor e o combinador ‘não se preocupam’ com a frequência.

Mas e quando precisamos transmitir frequências diferentes e específicas através de uma única antena banda larga, o que fazemos?

Nesse caso, precisamos ‘ajustar’ os filtros de RF de forma a garantir essa interconexão em um único meio de transmissão.

Mas esse já é assunto para o próximo tutorial dessa série.

 

Conclusão

Completamos assim o primeiro tutorial da série de componentes de RF, entendendo de forma simples o que são e para que servem Combinadores e Divisores de Potência de RF, e estamos preparados para conhecer e entender outros elementos (próximos tutoriais).

É muito importante que esses conceitos básicos (de certa forma até bem simples) estejam bem entendidos, porque é muito comum surgirem dúvidas nas definições entre esses elementos e outros elementos que veremos na sequência.

Na verdade, pode haver dúvida até mesmo entre combinador e divisor, pois já vimos que um combinador pode ser usado como divisor e vice-versa. Ou seja, muitas vezes a diferença está apenas no uso.

Obrigado pela sua visita, e aguardamos você no próximo tutorial.