Introdução


Foto cedida por Amazon.com
V-Tech 2528 2.4 GHz
Os telefones sem fio são uma da maiores invenções da vida moderna: com um telefone sem fio, você pode falar enquanto se move livremente por sua casa ou seu jardim. Muito antes de os telefones celulares ficarem tão baratos a ponto de qualquer um poder comprá-los, os telefones sem fio davam a todos a liberdade de andar e conversar com privacidade em seus próprios lares.

Os telefones sem fio têm muitos dos recursos dos telefones padrão, e há muitos modelos disponíveis. Neste artigo, vamos examinar como funcionam esses telefones e entender por que há tantos tipos diferentes no mercado, hoje.

Os princípios básicos

Um telefone sem fio é basicamente uma combinação de telefone e transmissor/receptor de rádio (veja Como funcionam os telefones e Como funciona o rádio para detalhes sobre essas duas tecnologias). Um telefone sem fio possui dois componentes principais: a base e o aparelho de mão, ou handset.
  • A base é conectada à tomada de telefone por meio de uma conexão de fio telefônico normal. No que diz respeito ao sistema telefônico, ela se parece com um telefone normal. A base recebe a chamada (como um sinal elétrico) através da linha telefônica, converte-a em um sinal de rádio FM e transmite este sinal.
  • O aparelho de mão recebe o sinal de rádio proveniente da base e o converte em um sinal elétrico que é enviado para o alto-falante, onde é convertido no som que você ouve. Quando você fala, o aparelho de mão transmite sua voz por meio de um segundo sinal de rádio FM que volta para a base. A base recebe seu sinal de voz e o converte em eletricidade para ser enviado através da linha telefônica para a outra pessoa.
A base e o aparelho de mão operam em um par de freqüências que permite falar e ouvir ao mesmo tempo, chamado de freqüência duplex.


O diagrama mostra como a unidade de base e o aparelho de mão do telefone sem fio falam um com o outro: cada cor representa uma freqüência diferente

Uma breve história

Os telefones sem fio surgiram por volta de 1980 e os primeiros aparelhos operavam em uma freqüência de 27 MHz. Eles tinham os seguintes problemas:
  • alcance limitado;
  • qualidade de som insatisfatória - sons ruidosos e cheios de estática porque as paredes e os eletrodomésticos interferiam nos sinais;
  • segurança precária - as pessoas podiam interceptar facilmente os sinais de outro telefone sem fio devido ao número limitado de canais.
Em 1986, a Comissão Federal de Comunicações dos EUA (FCC) concedeu a faixa de freqüências de 47 a 49 MHz para o telefone sem fio, o que diminuiu seu problema de interferência e reduziu a potência necessária para seu funcionamento. Entretanto, os telefones ainda possuíam um alcance limitado e qualidade de som precária.

Como a freqüência de 43 a 50 MHz dos telefones sem fio estava se tornando cada vez mais lotada, a FCC concedeu a faixa de freqüências de 900 MHz em 1990. Essa freqüência mais elevada permitiu que o telefones sem fio tivessem som mais nítido, transmitissem a maiores distâncias e tivessem mais canais para escolher. No entanto, eles ainda eram muito caros - cerca de US$ 400.

Em 1994 foram lançados os telefones sem fio digitais na faixa de freqüência de 900 MHz (em inglês). Os sinais digitais permitiram que os telefones fossem mais seguros e diminuiu a espionagem. Em 1995, a DSS, distribuição de espectro digital (em inglês), foi introduzida nos telefones sem fio. Esta tecnologia possibilitou que as informações digitais fossem espalhadas por diversas freqüências entre o receptor e a base, tornando assim quase impossível espionar as conversas nos telefones sem fio.

Em 1998, a FCC liberou a faixa de 2,4 GHz para uso dos telefones sem fio. A freqüência em questão aumentou a distância ao longo da qual um telefone sem fio pode operar, além de tirá-lo da faixa de freqüência da maioria dos rastreadores de rádio, aumentando ainda mais a segurança.

Anatomia de um telefone sem fio

Para ilustrar as partes de um telefone sem fio, vamos mostrar o interior deste aparelho da General Electric (GE). Ele foi fabricado em 1993 e funcionava na faixa de 43 a 50 MHz.


Telefone sem fio GE, com aparelho de mão e unidade de base

Como mencionado acima, todos os telefones sem fio possuem uma base e um aparelho de mão. Vamos ver estas peças individualmente.

Base
A unidade de base do telefone sem fio é conectada à tomada telefônica de sua parede.


Componentes da unidade de base

Se você abrir a base, expondo a placa de circuito, verá diversos componentes que efetuam as funções da base:

  • interface da linha telefônica: envia e recebe os sinais telefônicos através da linha telefônica;
  • rádio
    • amplifica os sinais que partem da interface de linha telefônica e também os que vão para ela, os controles do usuário e o viva-voz (se equipado);
    • transmite e recebe os sinais para e do aparelho de mão;
  • Alimentação elétrica: fornece energia em baixa voltagem para os circuitos e recarrega a bateria do aparelho de mão.


Placa de circuito na base do telefone sem fio GE

Interface de linha telefônica
Os componentes da interface de linha telefônica fazem duas coisas. Primeiro, enviam o sinal de toque para a campainha (se o aparelho estiver na base) ou para os componentes de rádio que o transmitirão para o aparelho de mão. Isso permite que você saiba que há uma chamada. Segundo, recebem e transmitem, em mão dupla, pequenas alterações na corrente elétrica da linha telefônica de e para os componentes de rádio da base. Quando você fala, causa pequenas mudanças na corrente elétrica da linha telefônica que são enviadas para a pessoa do outro lado da linha. O mesmo acontece quando a outra pessoa fala com você.

Componentes do rádio
Os componentes do rádio recebem os sinais elétricos da interface de linha telefônica e dos controles do usuário (teclados, botões). Eles também convertem os sinais em ondas de rádio, que são transmitidas pela antena. Os componentes do rádio usam cristais de quartzo para efetuar o ajuste das freqüências de rádio de envio e recepção dos sinais. Há dois cristais de quartzo, um para o envio de sinais e o outro para sua recepção. Lembre-se que a base e o aparelho de mão operam em um par de freqüências que permite falar e ouvir ao mesmo tempo (duplex). Os componentes do rádio incluem um amplificador de áudio que aumenta a intensidade dos sinais elétricos recebidos.

Componentes da alimentação elétrica
Uma fonte transformadora alimenta a baixa voltagem requerida pelos componentes elétricos na placa de circuito. Os componentes de alimentação elétrica, na placa de circuito, funcionam com a fonte para fornecer a corrente necessária ao recarregamento da bateria do aparelho de mão.

Além dos componentes acima, algumas bases possuem amplificadores de áudio para acionar os alto-falantes do recurso de viva-voz, teclado para fazer a ligação, telas de cristal líquido (LCDs) para o identificador de chamadas, diodos emissores de luz (LEDs) para os indicadores de alimentação/carga e uma memória de estado sólido para os recursos de secretária eletrônica ou retorno de chamada (callback).

Aparelho de mão


Você pode carregar o aparelho de mão por toda a casa ou fora dela, desde que esteja dentro da faixa de alcance do transmissor da base. O aparelho de mão possui todo o equipamento de um telefone padrão (alto-falante, microfone, teclado de discagem) mais o equipamento de um transmissor/receptor de rádio FM.


Diagrama de blocos dos componentes do aparelho de mão

Quando você abre o aparelho de mão, pode ver estes componentes:

  • alto-falante: converte os sinais elétricos no som que você ouve;
  • microfone: capta sua voz e a transforma em sinais elétricos;
  • teclado: entrada para a discagem;
  • cigarra ou campainha: permite que você saiba que tem uma chamada;
  • componentes de rádio:
    • amplificam os sinais elétricos que partem do e vêm para o microfone e os alto-falantes;
    • enviam e recebem as freqüências de rádio FM;
  • visores de LCD ou LED: luzes indicadoras;
  • bateria recarregável: fornece energia elétrica para o aparelho de mão.


Peças do aparelho de mão do telefone sem fio GE, mostrando a parte frontal das placas de circuito


Peças do aparelho de mão do telefone sem fio GE, mostrando a parte posterior (traseira) das placas de circuito, o alto-falante, microfone, campainha e bateria

Alto-falante
O alto-falante recebe os sinais elétricos do amplificador de áudio dos componentes do rádio e converte-os em som. Quando você remove a tampa do alto-falante, vê um grande ímã permanente com um furo no meio e uma grande ranhura que circunda o furo. Dentro dessa ranhura está uma bobina de fio fino de cobre que é presa a uma membrana plástica. A membrana plástica recobre o ímã e a bobina.


Imagem detalhada do alto-falante no aparelho de mão do telefone sem fio GE


Close do alto-falante com a tampa removida


Close do alto-falante com a membrana plástica removida.
O grande disco metálico é o ímã.


Close da membrana plástica do alto-falante com a bobina do fio de cobre

Para gerar som, os seguintes eventos ocorrem nos alto-falantes:

  1. os sinais elétricos vêm dos componentes do rádio;
  2. estes sinais se deslocam pela bobina de fio de cobre;
  3. os sinais elétricos induzem correntes magnéticas na bobina, transformando-a em um eletroímã;
  4. a bobina eletromagnética se movimenta para dentro e para fora da ranhura presente no ímã permanente;
  5. a bobina move a membrana plástica (pulsa-a fortemente para dentro e para fora) nas mesmas freqüências que as alterações nas correntes elétricas.
  6. os movimentos da membrana movem o ar nas mesmas freqüências, criando ondas sonoras que você pode ouvir.

Microfone
O microfone transforma as ondas sonoras de sua voz em sinais elétricos que são enviados para o amplificador de áudio dos componentes de rádio. Um microfone é um alto-falante que funciona ao contrário. Quando as ondas sonoras de sua voz movem a membrana, geram minúsculas correntes elétricas por meio do movimento de uma bobina dentro de um ímã ou da compressão da membrana contra carbono em pó (veja Como funcionam os microfones e por que existem tantos tipos diferentes? para detalhes).


Close da placa de circuito do teclado do aparelho de mão com o microfone e a cigarra fixados

Teclado
O teclado permite que você disque um número. Ele converte a pressão da ponta de seu dedo sobre determinada tecla em um sinal elétrico que é enviado para os componentes de rádio. Abaixo do teclado de borracha existe uma placa de circuito com material condutor preto sob cada botão (veja acima). O teclado funciona como um controle remoto. Quando você pressiona um botão, ele faz um contato com o material preto e altera sua condutância elétrica. A condutância envia um sinal elétrico para os componentes de rádio indicando que você selecionou aquele número.

Cigarra ou campainha
Quando os componentes de rádio do aparelho de mão recebem o sinal da campainha proveniente da base, enviam sinais elétricos para a cigarra. A cigarra transforma estes sinais elétricos em som, mais ou menos como faz o alto-falante. Você ouve o som da cigarra e sabe que alguém está chamando. Em alguns telefones, o próprio alto-falante faz o som da campainha, não sendo necessário um componente à parte.

Componentes do rádio

Exemplo de duplex
Base:
  • transmissor de 44,32 MHz
  • receptor de 49,28 MHz
Aparelho de mão:
  • transmissor de 49,28 MHz
  • receptor de 44,32 MHz
Os componentes de rádio do aparelho de mão são como os da base: convertem os sinais elétricos do microfone em sinais de rádio FM e os transmitem na mesma freqüência que o cristal receptor da unidade de base. Os componentes do rádio também recebem sinais de rádio na mesma freqüência que o cristal de transmissão da base, converte-os em sinais elétricos e os envia para o alto-falante e/ou cigarra (campainha).

Lembre-se de que a base e o aparelho de mão operam em um par de freqüências duplex que permite falar e ouvir ao mesmo tempo.

Visores LCD ou LED
A maioria dos aparelhos de mão possui um ou mais diodos emissores de luz (LEDs) para indicar processos, como quando o telefone está com a linha aberta ou quando a bateria tem pouca carga.


Luz indicadora de LED no aparelho de mão do telefone sem fio GE

Alguns aparelhos de mão têm uma tela LCD que pode exibir recursos como o identificador de chamadas, da mesma forma que um telefone celular. A LCD pode ser refletora ou com luz traseira, de modo que você possa enxergá-la sob pouca luz.

Bateria
A bateria do aparelho de mão fornece a alimentação para todos os seus componentes elétricos. Todos os aparelhos de mão dos telefones sem fio possuem uma bateria recarregável (de níquel-cádmio, hidreto metálico de níquel ou lítio). Quando a bateria está se esgotando, geralmente se acende ou pisca uma luz indicadora no aparelho de mão geralmente se acende ou pisca. Em alguns telefones, pode soar um som de "bip" que também indica uma bateria com pouca carga. Você recarrega a bateria na base do telefone sem fio.

O telefone sem fio da GE que examinamos era de 1993. Os mais modernos possuem as mesmas funções e boa parte do hardware em comum. No entanto, muitos dos circuitos eletrônicos que eram feitos com transistores, resistores e capacitores foram substituídos por circuitos integrados. Esse avanço permite que o aparelho de mão seja menor com as mesmas funções, ou do mesmo tamanho mas com mais funções.

Resumindo, um telefone sem fio é uma combinação de um telefone e um transmissor/receptor de rádio FM. Como ele é um transmissor de rádio, transmite sinais para o ar e não apenas entre a base e o aparelho de mão.


Muitas conversas em telefone sem fio podem ser captadas facilmente por meio de rastreadores de rádio

Devido a essa transmissão aberta, é possível que outras pessoas escutem sua conversa ao telefone usando um rastreador de rádio. Um recurso importante a se procurar em um telefone sem fio é a segurança: o DSS (em inglês) oferece a melhor proteção contra a espionagem.

Recursos

Os telefones sem fio têm muitos dos recursos de um telefone padrão e há muitos modelos que oferecem recursos diferentes.

Principais recursos
Lembre-se de que um telefone sem fio é uma combinação de um telefone e um transmissor/receptor de rádio. Como ele é um transmissor/receptor de rádio, você tem as seguintes preocupações (não existentes caso fosse um telefone comum com fio):

  • alcance
  • qualidade de som
  • segurança
O alcance é a distância a que o aparelho de mão pode ficar da base. A qualidade de som pode ser afetada pela distância, pela maneira como a informação no sinal de rádio é transmitida e pela interferência de estruturas como paredes e eletrodomésticos. A segurança é uma preocupação porque os sinais de rádio tanto do aparelho de mão quanto do receptor se propagam para o ar livre, onde podem ser captados por outros dispositivos (outros telefones sem fio, babás eletrônicas (em inglês), rastreadores de rádio).

As preocupações acima se relacionam com os seguintes recursos de seu telefone sem fio:

Freqüência
Como seu telefone sem fio é um transmissor/receptor de rádio, ele opera em diversas freqüências de rádio - estabelecidas nos EUA pela Comissão Federal de Comunicações (FCC) - como qualquer outro rádio. Os telefones sem fio operam em três bandas de freqüência principais (a base e o receptor usam duas freqüências intimamente relacionadas mas separadas dentro da banda, de modo que você pode falar e ouvir ao mesmo tempo):

  • 43 a 50 MHz
  • 900 MHz
  • 2,4 GHz
  • 5,8 GHz

A banda de 43 a 50 MHz era comum nos primeiros telefones sem fio e ainda está disponível em modelos de baixo custo. Por causa da baixa freqüência, esses telefones possuem curto alcance (cerca de 330 m) e uma qualidade de som inferior (devido à interferência de estruturas e eletrodomésticos). Os sinais de telefone de 43 a 50 MHz também podem ser captados facilmente em scanners de rádio e em babás eletrônicas que estejam próximas.

A banda de 900 MHz (em inglês), que na verdade vai de 900 a 928 MHz, é a freqüência mais comum para os telefones sem fio hoje. A freqüência mais elevada proporciona um alcance maior (1.500 a 2.100 m) e uma melhor qualidade de som. No entanto, os sinais de 900 MHz podem ser captados facilmente pela maioria dos rastreadores de rádio disponíveis no mercado.

Em 1998, a FCC liberou a faixa de 2,4 GHz para uso dos telefones sem fio. Um telefone sem fio de 2,4 GHz ou 5,8 GHz pode operar a uma distância maior e está acima das freqüências que podem ser captadas pela maioria dos rastreadores disponíveis comercialmente. Por isso ele é mais seguro do que os modelos de freqüências mais baixas.

Analógico x digital
A tecnologia analógica é comum em telefones sem fio, especialmente nos modelos baratos. Os sinais analógicos tendem a ser mais ruidosos ou propensos à interferência com relação à qualidade de som. Além disso, eles são captados e interpretados facilmente pelos scanners de rádio.

Diferentemente, a tecnologia digital, como aquela encontrada em um CD, permite que os sinais do telefone soem com mais clareza. Além disso, os sinais digitais são mais seguros. Em 1995, a distribuição de espectro digital (em inglês) foi introduzida nos telefones sem fio. A tecnologia DSS possibilitou que as informações digitais fossem espalhadas por diversas freqüências entre o receptor e a base, tornando assim quase impossível espionar as conversas nos telefones sem fio.

Canais
Cada banda de freqüência (43 a 50 MHz, 900 MHz, 2,4 GHz ou 5.8 GHz) pode ser subdividida em diferentes incrementos ou canais. Por exemplo: em alguns modelos, quando você está falando em seu telefone de 900 MHz, a base procura por um par de freqüências (canais) dentro daquela faixa que ainda não esteja em uso para se comunicar com o aparelho de mão. Assim, se a base for capaz de procurar mais incrementos, ela poderá encontrar mais facilmente um par de freqüências que esteja livre de interferências, proporcionando melhor qualidade de som. O número de canais de telefone sem fio pode variar da seguinte forma:

  • 10 a 25 canais: telefones de 43 a 50 MHz, alguns telefones baratos de 900 MHz ;
  • 20 a 60 canais: a maioria dos telefones de 900 MHz;
  • 50 a 100 canais: telefones de alta tecnologia de 900 MHz e de 2,4/5,8 GHz.

A hora da compra

Telefones sem fio populares
Eis alguns dos modelos de telefone sem fio mais vendidos:


Panasonic KX TG2750S
2,4 GHz com chamada em espera e identificador de chamadas

ATandT 5840
5,8GHz com DSS

Panasonic KX-TG5050
5,8 GHz com identificador de chamadas

Panasonic KX TG2730
Multi-Talk 2,4GHz

Cuidados
Há vários aspectos a se considerar na hora de comprar um telefone sem fio, como veremos nessa seção.

Segurança
Lembre-se: como seu telefone sem fio é um transmissor de rádio, ele transmite sinais para o ar livre e não apenas entre a base e o aparelho de mão. Assim, é possível que outras pessoas escutem sua conversa telefônica usando um rastreador de rádio. Os telefones digitais são melhores do que os analógicos neste caso, mas o DSS (em inglês) oferece a melhor proteção contra os espiões. Os telefones analógicos de baixo custo de 43 a 50 MHz e 900 MHz não são seguros. De fato, a maioria das babás eletrônicas pode captar as conversas mantidas nos telefones sem fio de 43 a 50 MHz. Os telefones analógicos de 2,4 GHz são raros (a maioria dos telefones de 2,4 GHz é digital), mas oferecem algum grau de proteção porque a maioria dos scanners de rádio disponíveis comercialmente não se estende a essa freqüência de rádio.

Se o seu telefone sem fio não possui DSS, sua conversa está longe de ser privativa. Tome cuidado quando divulgar informações particulares em um telefone sem fio.

Pense sobre o tipo de bateria
Todos os aparelhos de mão dos telefones sem fio possuem uma bateria recarregável (de níquel-cádmio, hidreto metálico de níquel ou lítio). As baterias de níquel-cádmio estão sujeitas a um efeito de memória (em inglês), então é melhor deixar que elas se descarreguem completamente antes de recarregá-las na base. As baterias de hidreto metálico de níquel e de lítio não possuem esse problema.

Mais informações

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Referência