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Um aspecto fundamental do uso da tecnologia de rádio é como detectar o sinal de forma eficiente. E, tão importante quanto detectar a onda de rádio, é sintonizar o seu equipamento de detecção para certa frequência, sem interferência das inúmeras ondas de rádio em várias outras frequências que estão presentes no ambiente. Para isso, utiliza-se o fenômeno da ressonância.
A ressonância ocorre quando sistemas que apresentam uma frequência natural de oscilação são alimentados externamente com a mesma frequência. Existem vários experimentos simples e interessantes, onde o efeito de ressonância acontece em montagens mecânicas, como, por exemplo, os mencionados aqui. Outros experimentos são descritos aqui. Um exemplo clássico é o pêndulo de Barton (ver figura), onde as mesmas ideias são apresentadas.
No primeiro destes exemplos, um pêndulo é posto para oscilar por um mecanismo que se move com certa frequência. De acordo com os cursos de mecânica, sabemos que um pêndulo possui uma frequência típica de oscilação, que depende do tamanho da sua haste. Se o mecanismo externo oscila nesta mesma frequência, criamos uma ressonância, e a amplitude da oscilação é amplificada. É um efeito análogo ao movimento de crianças em balanços no parque, que procuram a frequência certa de mover tronco e pernas para impulsionar o balanço.
O experimento poderia ter sido ligeiramente modificado da seguinte forma: em vez de variar a frequência do mecanismo externo, poderíamos aumentar ou diminuir o tamanho da haste até encontrarmos a ressonância. É mais ou menos isso que fazemos quando sintonizamos uma rádio.
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Vimos que um circuito LC, ou seja, um circuito com um capacitor e um indutor, é um sistema que possui uma frequência natural de oscilação, que depende das características do capacitor e do indutor. Se carregarmos o capacitor, e fecharmos um circuito com um indutor, uma corrente alternada de frequência típica correrá no circuito.
Agora, se ligarmos também uma fonte de corrente alternada, a corrente no circuito é forçada a oscilar na frequência desta fonte externa. O valor máximo da corrente dependerá da diferença entre a frequência da fonte e a frequência natural da oscilação e, quanto mais próximas estas duas frequências, maior a amplitude da corrente. E no caso limite, onde estas duas frequências têm o mesmo valor, a amplitude da oscilação cresce linearmente com o tempo e, depois de poucas oscilações, já pode levar a corrente a valores bem altos.
Um sintonizador de rádio funciona com este princípio, mas onde a fonte externa é formada combinando um ambiente repleto de ondas eletromagnéticas e uma antena receptora, de modo que elétrons livres possam sentir os campos eletromagnéticos destas ondas. Quando mexemos na sintonia, estamos ajustando as propriedades do capacitor de um pequeno circuito LC, acoplado a uma antena receptora (ver figura para um capacitor variável). Se encontramos o ponto de ressonância, em poucas oscilações, uma corrente considerável pode ser gerada no circuito. E esta corrente compartilha várias propriedades com a onda eletromagnética externa, sendo sensível, por exemplo, a modulações de Amplitude (AM) ou frequência (FM).
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Podemos fazer uma lista de instrumentos eletrônicos usados no cotidiano, que utilizam ondas de rádio (incluindo as micro-ondas nesta definição). Fazendo um levantamento rápido em uma residência, listamos aqui alguns desses instrumentos, sem uma ordem específica: canais de televisão aberta, estações de rádio, controle remoto da televisão, telefone sem fio, celulares, controle remoto para abrir portão eletrônico, sinal de Internet sem fio, radar de velocidade. Dá para imaginar que, se pudéssemos ver todas estas ondas, perceberíamos como o ambiente é congestionado, no que se refere a ondas eletromagnéticas, e portanto as legislações específicas existentes para tratar do tema.
Abaixo, seguem alguns destes equipamentos classificados de acordo com sua frequência.
- 530 kHz a 1.6 MHz: radiodifusão em AM
- 46 a 47 MHz: babás eletrônicas e primeiros modelos de telefone sem fio
- 54 a 216 MHz: sinais de televisão
- 88 e 108 MHz: radiodifusão em FM
- 433 MHz: controle remoto de portão eletrônico
- 470 a 806 MHz: transmissão televisiva (UHF)
- 900 MHz a 2 GHz: celulares e telefones sem fio
- 2.4 GHz a 5.8 GHz: redes de Internet sem fio
- 10 GHz a 40 GHz: radares de controle de velocidade
Uma lista muito mais detalhada pode ser encontrada aqui.
