Harmônicas (503) (ALM739)

O matemático francês Fourier demonstrou que qualquer forma de onda pode ser analisada como resultado de uma forma de onda senoidal (denominada fundamental) à qual se sobrepõem uma série de sinais de forma senoidal de menor intensidade e de frequências múltiplas denominadas harmônicas, conforme mostra a figura 1.

Em suma, qualquer sinal pode ser sempre decomposto numa senóide de frequência igual a deste sinal, denominado fundamental, e em componentes senoidais denominadas harmônicas.

Foi somente com o avanço da eletrônica que se descobriu a profundidade dessas afirmações, pois elas permitem explicar fenômenos importantes que ocorrem quando geramos sinais elétricos com as mais diversas formas de onda.

De fato, se um oscilador, por exemplo, um pequeno transmissor de FM, produzir um sinal na frequência de 100 MHz, mas cuja forma de onda não seja perfeitamente senoidal, ou seja, uma oscilação que seja considerada pura, também "aparecem" junto com este sinal, mas com menor intensidade, sinais de frequências múltiplas como 200, 300, 400 MHz, etc.

É por este motivo, que, se ajustarmos indevidamente um transmissor deste tipo para uma frequência de 50 MHz, poderemos captar seu sinal em 100 MHz.

Na verdade, estaremos captando uma "harmônica" que, no entanto, terá de menor intensidade e por isso não poderá ir além de poucos metros de distância.

Veja então que as intensidades das harmônicas vão diminuindo à medida que a frequência aumenta, de modo que, a partir de seu valor já fica difícil fazer sua detecção, e as interferências que causam são bem menores, conforme mostra a figura 2.

É por causa deste problema que muitos transmissores para a faixa do cidadão, em torno dos 27 MHz, causam muitos problemas de interferências, principalmente na recepção dos canais baixos de TV em VHF, como o 2. Se mal ajustados, a primeira harmônica desses transmissores cai justamente em torno de 54 MHz, que é a frequência de operação justamente do canal 2.

Muitos leitores, ao tentar ajustar seus pequenos transmissores de FM, acabam por gerar sinais que podem cair justamente nos canais mais altos da faixa de TV causando com isso interferências em aparelhos próximos que usam antenas internas ou externas.

Mas, o problema maior destas harmônicas, não é só a interferência que causam. Estas oscilações indesejáveis acabam por "roubar" a potência do transmissor, já que toda a energia gerada deve ser distribuída entre diversos sinais.

Em outros casos podem ainda ser produzidas oscilações denominadas "espúrias" cujas frequências vão coincidir com a de canais de TV ou mesmo na faixa de FM, e que acabam por causar sérios problemas para quem tenta ajustar o aparelho: mais de um sinal é produzido em frequências próximas da desejada e daí a dificuldades em identificar o mais forte.

Ajustando o transmissor na frequência indevida, a potência cai e o alcance é reduzido drasticamente.

Mesmo potentes transmissores valvulados não passam de algumas centenas de metros quando isso ocorre.

Esse problema é mais acentuado nos transmissores que possuem diversas etapas de amplificação e portanto diversos circuitos ressonantes que devem ser ajustados individualmente, conforme mostra a figura 3.

Pequenas diferenças de ajustes nas bobinas, polarização indevida de transistores que deformam os sinais ajudando na produção de harmônicas são alguns dos problemas que podem ocorrer.

É muito comum que, para se obter maior rendimento de um transistor ou uma válvula, sua polarização seja feita de modo que esses componentes operem em classe C, o que ‚ mostrado na figura 3.

Nessas condições o componente permanece no corte (sem conduzir) até que um dos semiciclos do sinal alcance pelo menos 0,6 V (no caso dos transistores) e com isso polarize a junção base-emissor no sentido de levar esse componente à saturação (condução total).

O resultado desta modalidade de operação é uma forte deformação no sinal amplificado, o que tem como consequência o aparecimento de uma grande quantidade de harmônicas, que tanto podem roubar a potência do transmissor, como podem causar fortes interferências em aparelhos próximos, dependendo da frequência e da potência.

Evidentemente, além das proibições que existem em relação a operação de aparelhos nessas condições, mesmo por radioamadores licenciados, o leitor pode ainda ter de enfrentar a ira de vizinhos que desejam ver seus programas favoritos de TV, sem problemas.

Linhas trançadas na imagem, instabilidades de sincronismo (imagem rodando), som perturbado, ondulações na imagem são alguns problemas típicos causados pela interferência de transmissores.