CRAM

Um pouco da história

As companhias telefônicas têm uma rede monstruosa de pares de fios que carregam voz e sinais de controle. Com os antigos telefones de disco, quando discávamos um número, a conexão de corrente contínua com a central era interrompida de acordo com o número discado, fazendo com que relés de passo selecionassem o número desejado. O circuito ficava energizado até que colocássemos o telefone no gancho interrompendo a ligação. Quem chegou a conhecer uma central telefônica decádica deve se lembrar do barulho de milhares de relés abrindo e fechando.

Mas conforme as companhias foram se modernizando, esse sistema de discagem com relés eletros-mecânicos foram sendo substituídos por dispositivos de estado sólido. E eles tiveram de achar uma solução que funcionasse com os pares de fios existentes, pois não era viável simplesmente jogar tudo fora e começar de novo.

Um elemento comum em todas as conexões telefônica era a voz. A largura de banda necessária para transmitir um sinal de voz legível é de 300Hz a 3kHz. Então perceberam que poderiam transmitir tons na faixa de áudio para fazer as discagens. Passaram então a usar um simples tom ou freqüência para cada número que fosse discar. Seriam necessários 10 tons de freqüências diferentes para as 10 teclas do telefone. Só que na prática isso se tornou inviável, pois durante a conversação, a frequência da voz coincidia com os tons de discagem.

Mas os engenheiros acharam uma solução bem mais segura e inteligente: Ao invés de um tom para cada número, que a voz poderia coincidir com eles com facilidade, usaram dois tons para cada número. Gerando dois tons separados, sem relação harmônica entre eles, eles diminuiram muito a chance da voz produzir um par válido de tons. Combinando 7 tons em uma matriz de 4×3, conseguiram 12 combinações. Isso era suficiente para todos os 10 números e mais dois extras. Os telefones de tom hoje usam essa combinação, permitindo números de 0 a 9 mais (*) e (#). E por esse motivo (usar dois tons para cada número), surgiu o nome DTMF, do inglês Dual-Tone-Multiple-Frequency – Que seria Duplo Tom – Múltiplas freqüências.

Logo depois, eles adicionaram um oitavo tom aos 7 primeiros. Com essa nova matriz 4×4 (Fig.1) conseguiram 16 combinações diferentes. Foram então adicionadas as letras A, B, C e D, aumentando as possibilidades de controle. Note que a coluna 4 não é comum estar presente em aparelhos telefônicos, mas está presente em quase todos os teclados de rádios de VHF/UHF para radioamador.

Fig.1 – Combinação de tons do teclado DTMF completo

Vamos tomar como exemplo de funcionamento a tecla A. Ao apertar essa tecla, você estará combinando o tom da primeira linha que é de 941Hz (fig.2) com o tom da última coluna que é de 1633Hz (fig.3).

Fig.2 – forma de onda de um sinal de áudio de 941Hz
[audio:http://www.cram.org.br/wordpress/wp-content/uploads/2010/10/1000Hz.mp3|titles=áudio 941Hz]

Fig.3 – forma de onda de um sinal de áudio de 1633Hz
[audio:http://www.cram.org.br/wordpress/wp-content/uploads/2010/10/2000hz.mp3|titles=áudio 1633Hz]

O resultado é a soma dos tons que representará a tecla A (Fig.4).

Fig.4 – forma de onda do sinal DTMF da tecla A
[audio:http://www.cram.org.br/wordpress/wp-content/uploads/2010/10/dtmf.mp3|titles=áudio tecla A]

Agora clique no botão play de cada figura para ouvir os respectivos sons.

Bom, gerar essas combinações de tons é a parte fácil, decodificá-las do outro lado é que era a difícil. Receber e detectar esses tons há uns 30 anos era algo complexo. Circuitos sintonizados usando capacitores e bobinas aceitavam ou rejeitavam as freqüências, e então se conseguia descobrir o número enviado. Mas era comum por causa de variação de temperatura o circuito sair da sintonia, o que exigia constante manutenção. Hoje é bem mais fácil, existem circuitos integrados que já fazem todo esse trabalho e sem sofrer alterações por causa das variações de temperatura.

Controlando o mundo

Nós radioamadores que mantemos repetidoras não conseguiríamos viver sem DTMF. Com eles podemos ter o controle total da repetidora, podemos desligá-la, ligá-la novamente, mudar os bipes, mudar o tempo dos timers e controlar praticamente tudo à distância. Hoje você encontrará tons DTMF em praticamente todas as áreas. Você os escuta nos telefones residenciais, nos celulares, até mesmo na TV! A CNN usa esses tons praticamente em todas as horas cheias para comandar equipamentos remotos. Quem tem CNN em casa já deve ter percebido.