Frequência de 2.4GHz livre de interferências?

 

Clube Aeromodelismo do Norte

Durante o XX encontro de hidroaviões dois sócios tiveram uma perda completa de controlo dos seus modelos o que resultou, infelizmente, na perda quase irrecuperável dos mesmos.

Isto leva-nos a escrever este artigo que tem como objectivo, não só explicar as limitações da frequência de 2.4GHz bem como apresentar uma possível explicação para o sucedido, procurando evitar que o mesmo aconteça a outros.

Tanto num caso como no outro, após algum tempo de voo, os referidos modelos deixaram de responder aos comandos ficando os servos fixados na última posição.

Como estes existem outros tantos acidentes em modelos na tão proclamada "livre de interferências" frequência de 2.4GHz. Obviamente muitos destes casos poderão ter outras tantas explicações como servos danificados, fichas soltas, falha electrónica, má construção...

A verdade é que em poucos anos presenciamos, neste hobby, uma transição relativamente rápida da banda de frequências de 35/72MHz para a banda de 2.4GHz (2400MHz) que já era amplamente utilizada em diversos equipamentos como Wi-Fi e o Bluetooth. Diz-se banda de frequências porque são utilizadas várias frequências dentro de um intervalo.

A frequência pode ser definida como o número de ocorrências de um evento repetitivo por unidade de tempo. A unidade Hz representa o número de repetições por segundo.

No que respeita à rádio frequência utilizada para controlo sem fios dos modelos a frequência em Hz corresponde ao número de "oscilações" da onda por segundo. Conclui-se portanto que passamos a utilizar uma onda sensivelmente mais "rápida" (aproximadamente 33x) e portanto muito mais curta.

As características de propagação da frequência de 2.4GHz são mais complexos do que da banda de 35/72MHz. A frequência de 2.4Ghz tem um onda muito mais curta e portanto mais próxima à da luz visível (sim a luz visível também é um onda electromagnética). As ondas electromagnéticas viajam em linha recta até que sejam reflectidas, deflectidas, difractadas ou absorvidas. Como a posição do modelo (Rx) relativamente ao transmissor (Tx) raramente se mantém constante é necessário a utilização de antenas verticais omnidireccionais (com as mesmas propriedades em todas as direcções) que como contrapartida têm uma intensidade de sinal mais baixa comparativamente às antenas direccionais.

Interferência:

As tecnologia FHSS (frequency hopping spread spectrum) e DSSS (direct sequence spread spectrum) comummente utilizados nos sistemas RC partilham a mesma banda. No entanto podem interferir uma com a outra causando perda de performance.

Um espectro muito populado da banda de 2.4Ghz reduz a largura de banda, aumenta o (sempre presente) ruído de fundo, aumenta o rácio de fuga para canais adjacentes, diminui o alcance, e origina sobreposição.

Ao contrário das bandas de 35/72MHz que penetram a maioria dos objectos, a banda de 2.4GHz comporta-se mais como a luz visível sendo facilmente reflectida. A reflexão de sinal em objectos como edifícios, vedações, árvores, colinas e linhas eléctricas pode causar interferência. O mesmo se passa com o sinal absorvido por elementos do modelo como motores eléctricos, servos, baterias e fios eléctricos.

Quando se aumenta a frequência também aumentam as perdas em espaço livre (path loss) , sendo esta uma das razões pela qual os rádios de 35/72MHz têm melhor alcance do que os de 2.4GHz.

Somam-se ainda os efeitos de interferência associados às zonas de Fresnel. Estes efeitos estão relacionados com existência de objectos reflectivos, como a água ou o próprio terreno, no caminho entre o transmissor e o receptor e que portanto são mais significativos no caso da frequência de 2.4GHz.

Conclusão:

A frequência de 2.4Ghz veio facilitar-nos muito a vida não só pelo facto de não ser necessário a utilização de cristais, como pelo seu preço mais competitivo e dimensão das antenas utilizadas. No entanto cada vez mais dispositivos wireless (como telemóveis, routers, câmaras, consolas de jogo, TV's, portáteis, ratos, impressoras e até mesmo micro-ondas) "povoam" o espectro de 2.4GHz contribuindo para os efeitos anteriormente descritos. De facto quando ocorreram os incidentes anteriormente referidos , estavam a decorrer ensaios de teste dos microfones em palco para um espectáculo que ia decorrer no mesmo dia à noite. Esses microfones alegadamente na frequência de 2.4GHz e de potência algo elevada poderão ter estado na origem a perda de controlo dos modelos. Note-se que os efeitos de interferências são naturalmente proporcionais às potências utilizadas pelo que devemos afastar os receptores de fontes de transmissão de potência elevada.

O mais importante de tudo é termos consciência de que não existem softwares livre de bugs, computadores sem erros, e sistemas radio livres de interferências e que portanto a nossa conduta deve regrar-se por manter um coeficiente de segurança suficientemente alto para quando "as coisas falharem" (e vão falhar um dia).

http://www.modelairplanenews.com/blog/2011/05/30/2-4ghz-is-it-all-its-cracked-up-to-be-join-the-discussion/