3 am I sel0360

3 am I sel0360

AM - I marcelo bj 1 Modulação em Amplitude - I

AM - I marcelo bj 2 tipos de modulação analógica digital

LPC

Introdução mensagem contínua no tempo mensagem digital codificação de fonte MENSAGEM: voz, áudio, vídeo, dados, ...

AM - I marcelo bj 3 Quando o sinal mensagem é contínuo no tempo (analógica)

Modulação:

Consiste em variar algum parâmetro de um sinal senoidal (chamado de portadora) com o sinal modulante (mensagem).

Aplicações da Modulação AM: AMDSB: ( Rádio Comercial )

AMDSB/SC: ( FM e TV )

SSB: ( FDM telefonia )

Acos[ (t)] = Acos(wct + )

Vantagens/benefícios da modulação

Deslocamento espectral do sinal mensagem para uma banda mais adequada para transmissão.

As antenas irradiam com eficiência quando o comprimento de onda do sinal corresponde à sua abertura física.

Facilidade de multiplexação de canais.

Permitindo que um número grande de usuários partilhem o mesmo canal ou a mesma informação.

Em alguns casos a modulação permite algum controle de ruído.

Observa-se esta vantagem na modulação com faixa lateral única e na modulação em ângulo.

marcelo bj 4

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Modulação em amplitude com portadora presente - AMDSB

Admitindo um sinal mensagem, m(t), com valor máximo menor ou igual a 1, a equação do sinal modulado em amplitude com portadora presente é dada por:

Sinal modulante ou mensagem

Portadora Sinal senoidal

Envoltória e Sinal AMDSB

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Espectro de amplitude

M(f) f W - W

S(f) fc f fc + W fc - W - fc

Banda lateral dupla (DSB): Largura de faixa: Bw = 2W

Calculando a transformada de Fourier de s(t) tem-se: M(f) é deslocado linearmente para as frequências: ± fc.

Bw = 2W

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Modulação por um único tom

Ats cm

A equação que descreve a modulação em amplitude com portadora presente é dada por:

A relação Am/Ac é definida como índice de modulação:

m A

Sejam [ m(t) ] o sinal modulante, e [ c(t) ] a portadora dados por:

•Em que m = β ≤ 1 para não ocorrer distorção

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MINMAX c

MINMAX MINMAXc m V

sobre-modulação: m > 1 ou 100% (distorção na envoltória)

modulação sem distorção: m ≤ 1

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Espectro unilateral de amplitude e de potência mcc mcc c c A c A c A

2 c Am c A

fc - fm fcfc + fm fc - fm fc fc + fm

f f

Ats cm

Como m = Am/Ac, desenvolvendo a equação acima tem-se:

Espectro unilateral de amplitudeEspectro unilateral de potência

envoltória

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Potência das bandas laterais: Potência Total:

Eficiência:

c c

P mAmAmA P c c

PmPmP mAmA mP

Admitindo m = 1 (100%) E = 3%

AM - I marcelo bj 1 exercícios

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Modulador Quadrático

Um dispositivo cuja característica entre entrada e saída é quadrática pode ser utilizado para produzir a modulação AM.

Admitindo que a tensão de entrada seja a soma de uma portadora senoidal com o sinal modulante tem-se:

tBmtwcostmBEtwcosBEtAmtwcosAEy c

AEtBmtAmy c

AmplitudeemModulação

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AEtBmtAmy c

AmplitudeemModulação

Espectro de Amplitude

Um filtro passa-banda, com frequência central em fc e largura de faixa 2W, seleciona a parte do sinal correspondente à modulação AMDSB.

Elemento não linear

Filtro

FPBn AMDSB

Sinal + portadora

Desvantagem: sinais de baixa amplitude => distorções e ruído

Y(f) fc f fc + W fc - W 2fc

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Modulador Síncrono

Ch fechada: eA = 0 Ch aberta: eA = k[m(t) + E]

eA(t) = [E + m(t)]p(t) em que: p(t) é um trem de pulsos com largura e frequência wc. desenvolvendo p(t) em série de Fourier tem-se:

~ FPBN m(t) + E wc s(t) R A eA m(t) + E

p(t) eA(t) 1

AM - I marcelo bj 15 Na saída do filtro passa-banda tem-se o sinal AMDSB.

twcostmEatwcostmEatmEate c

Filtro Passa-banda s(t)

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R L C s. modulante portadora

Exemplos de moduladores síncronos Modulador com diodo soma chaveamento modulação

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Modulador classe C m(t) c(t) portadora

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Transmissor AMDSB

Oscilador: gera a portadora de RF (oscilador a cristal).

Amplificador de RF: fornece potência à portadora para excitar o modulador.

Pré amplificador de áudio: processa o sinal de áudio

Amplificador de potência: fornece potência para o sinal de áudio excitar o modulador.

Modulador classe C: a modulação é realizada no estágio final.

Oscilador Amplificador de RF

Modulador Classe C

Pré amplif. de Áudio

Amplificador de Potência fc + W fc - W fc f

W - W 0 fc fc

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Conversão de frequências Translada o espectro do sinal modulado para uma outra frequência.

Seja um dispositivo tal que: (dispositivo não linear)

0 twcosEtwcostfBtwcosEtwcostfAe ccs

twwcostfBEtwwcostfBE twcosBEtwcostBftwcosAEtwcostAfe ccs

twcosEtwcostfeque:emBeAee ciiis 0

Dispositivo não linear

Filtro passa-banda f wc - w0 f wc

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Demoduladores AM Demodulação: É o processo de se extrair o sinal de informação da portadora de RF modulada. Detector de produto:

A c twcostwcostmA)t(s c c

A c

Após o FPBx

Problemas: Necessidade de sincronismo de frequência e de fase.

Uso de Detector coerente.

O detector de envoltória é mais simples Utiliza só um diodo.

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Demodulador Quadrático

Um dispositivo cuja característica entre entrada e saída é quadrática pode ser utilizado para produzir a demodulação AM.

twcos tkmtmkAkAe c

Elemento não-linear

AM - I marcelo bj 2 elemento não-linear

Filtro passa-baixa

Na saída do filtro:

nível DC sinal modulante distorção e1(t) e2(t) e(t)

AM - I marcelo bj 23 detector de envoltória:

Projeto: Analisa as distorções provocadas pelo detector: Distorção devido à não-linearidade do diodo: |s(t)| > 3 V.

Utiliza-se diodos de germânio que apresentam menor tensão de condução.

Distorção por corte diagonal:

CRwm m w RC

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distorção por corte diagonal t t 0

E m (t 0 ) inclinação da envoltória descarga do capacitor descarga do capacitor

Envoltória

CRtt m

L etE d tE mmcm L

CRwm Lm

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distorção devido ao carregamento do detector t cos ω E m m + i d

E C /R 1 m R R i d m R

2 R R

R m

R2 é a resistência de carga do detector

AM - I marcelo bj 26 receptor de rádio frequência sintonizada

Seletor e Ampl.

de RF

Detector Ampl. de áudio

Desvantagem: a largura de faixa do seletor aumenta com a frequência da portadora, assim, estações adjacentes não são rejeitadas.

Causa: O fator de qualidade do circuito tanque ( Q = xL/R) é aproximadamente constante.

f B

10 kHz

540 kHz 30 kHz

1600 kHz f0 = 540 kHz f0 = 1600 kHz

AM - I marcelo bj 27 receptor super-heteródino A amplificação de RF é realizada sempre em uma mesma frequência:

Ondas médias: 535 a 1625 kHz,

A frequência intermediária (FI): 455 kHz,

Largura de faixa constante: 10 kHz,

Oscilador local opera com freq. acima de fc: f0 = fC + 455 kHz, CAG: amplitude constante (diferentes emissoras e fading).

diagrama de blocos seletor

AMP RF Misturador

Oscilador local

Amplif. de FI

Amplif. áudio

Detector conversão de frequências

AM - I marcelo bj 28 receptor super-heteródino

amplificador de RF: responsável pela sintonia e amplificação da emissora desejada.

conversor: consiste de um misturador e um oscilador local.

Faz o batimento do sinal recebido com o oscilador local e converte a portadora para uma FI de 455 kHz.

O misturador consiste de um transistor polarizado na região não linear.

f C f 0 f C + f 0 f C - f 0 = FI = 455kHz f C - f 0 455kHz oscilador local f0 = fC + FI misturador f0 > fc : caso contrário o oscilador interfere na faixa de FI.

AM - I marcelo bj 29

frequência imagem:

fIMAG = fC + 2FI 455 kHz

455 kHz

C f imag

Receptor super-heteródino

amplificador de FI: Responsável pela maior parte do ganho e seletividade do receptor: FI = 455kHz e B = 10kHz

demodulador: O mais empregado é o detector de envoltória.

CAG: Utilizado para manter o volume constante apesar das variações na intensidade do sinal na entrada do receptor.

•sinal na antena varia de 10 uV a 10mV.

•fading ou desvanecimento – variações do sinal ao longo do tempo.

•utiliza o nível DC na saída do detector de envoltória.

AM - I marcelo bj 30 apêndices

AM - I marcelo bj 31 receptor super-heteródino com transistores

AM - I marcelo bj 32 receptor super-heteródino - CI

AM - I marcelo bj 3 modulador em coletor

Sinal modulante

Saída de RF Modulada

AM - I marcelo bj 34 válvulas

Diodo Placa

Catodo

Filamento

Filamento

Placa

Catodo Grade

Triodo

AM - I marcelo bj 35 modulador em placa

- ECC V1

V3 Ebb2 +

Cn C3

Sinal modulante Amplif.

de áudio

Portadora Sinal modulado

Ebb 1

Cn - capacitor de neutralização

L5 , C3 – elementos de desacoplamento

AM - I marcelo bj 36

Portadora modulador em grade

Cn

Sinal modulante

Amplif. de áudio

Sinal modulado

+ Ebb1 C2

Ebb 2

+ Ebb3

Cn - capacitor de neutralização

L5 , C3 – elementos de desacoplamento

AM - I marcelo bj 37 histórico i

3000 AC: Linguagem escrita 1837-1844: Telegrafia (Morse)

1864: teoria de Maxwell

1876: Telefone (Alexander Graham Bell)

1887: Hertz (comprovação das ondas eletromagnéticas

1895: Telegrafia sem fio (Marconi)

1906: Radiodifusão AM

1918: Receptor superheteródino AM - (Armstrong)

1928: Televisão

1928: teorema da amostragem - Nyquist

1933: Rádio FM (Armstrong)

1936: TV

1937: PCM (Alex Reeves)

1947: primeiro transistor

1948: Teoria matemática da comunicação (Shannon)

1950: TDM (Bell)

1953: TV a cores

AM - I 38 marcelo bj

1957: início da era de comunic por satélite

1958: primeiro CI

1962: PCM (Bell) e comumic por satélite

1963: Comunicações por satélite (Bell)

1966: primeira fibra óptica (perda de 1000 dB/km)

1969: primeiro microprocessador

1970: redes de computadores

1972: primeira mensagem por email

1979: Telefonia celular (Motorola AT&T)

1984: primeiro telefone celular,

1988: telefonia celular digital na Europa

1990: GPS, HDTV,

1998: WEB (como conhecemos hoje)

2000: internet 3G

histórico i

fórmulas marcelo bj 39 portadoraV mensagemV m rms rms w o

AM - I 40 glossário

bandabase: banda de frequências ocupada pelo sinal de informação antes de ser modulado,

portadora: sinal que será modulado pela informação,

modulação: processo no qual algum parâmetro da portadora é variado pelo sinal de informação,

parâmetros: amplitude – frequência ou fase,

multiplexação: transmissão, em um único canal, de mais de um sinal de informação sem superposição no domínio da frequência,

canal: meio físico utilizado para transmitir o sinal modulado, meio físico: cabo – fio – fibra ótica – ar.

marcelo bj

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