Curso de Modulação Digital de Sinais (parte 1)

Transcrição

1 Curso de Modulação Digial de Sinais (pare ) Márcio Anônio Mahias Auguso Carlos Pavão IMT Insiuo Mauá de Tecnologia. O que é modulação O processo de modulação pode ser definido como a ransformação de um sinal que coném uma informação úil em seu formao original (banda-base) num sinal modulado adequado ao meio de ransmissão que se preende uilizar. Iso é feio por meio de um sinal senoidal denominado poradora c(), cuja freqüência é bem maior que a maior freqüência conida no sinal original. Sinal Modulador m( ) empo(s) (a)

2 Poradora c( ) empo(s) (b) 2 Sinal Modulado y( ) 2 empo(s) (c) Figura (a) Sinal modulador (b) Poradora (c) Sinal Modulado Aravés da modulação, o sinal de banda-base é ransladado no especro de freqüências. Com isso, podem ser obidos eses benefícios: a) o comparilhameno do especro com ouros sinais do mesmo ipo. Por exemplo: na faixa de 88 MHz a 08 MHz, esão disribuídas diversas esações ransmissoras de FM, cada uma ocupando uma faixa de aproximadamene 200 khz ;

3 b) redução do amanho dos disposiivos ransmissores e recepores. Por exemplo: uma anena basane simples é o dipolo de meio comprimeno de onda, cujo comprimeno oal é dado por: c L = λ 2 = 2 f Figura 2 Dipolo de meia onda onde c/f é o comprimeno de onda no ar, na freqüência f, e c = 3 x 0 8 m/s, é a velocidade da luz. O sinal de áudio ransmiido por uma emissora de FM varia de 00 Hz a 5 khz. Uma anena adequada para ransmiir direamene um sinal nessa faixa (considerando um valor médio de freqüência de 7,5 khz) apresenaria um comprimeno L de 20 km! É lógico que essa dimensão é impraicável. Com a modulação em 00 MHz, por exemplo, a anena apresenará um comprimeno L de apenas,5 m. Observe que os elefones celulares são rádios ranscepores com anenas diminuas, pois operam em freqüências ainda mais alas. 2. Modulação analógica X Modulação digial Os sisemas puramene analógicos, com modulação AM e/ou FM êm sido subsiuídos gradaivamene por sisemas digiais, que apresenam como vanagem maior capacidade de ransmissão e confiabilidade, podendo ser produzidos a um menor cuso. Aualmene, a informação úil pode já esar disponível na forma digial (dados) ou na forma analógica (áudio, vídeo) que devem ser enão converidos (conversão A/D) anes do processo de modulação digial. Em qualquer modulação exisem rês parâmeros do sinal da poradora que podem ser alerados pelo sinal modulador (informação): ampliude, fase e freqüência. Um ou mais desses parâmeros podem ser alerados simulaneamene, ransporando, assim, a informação. É possível perceber similaridades enre alguns ipos de modulações analógicas e digiais, o que se mosra na Tabela I.

4 Tabela I Comparaivo enre modulações. Parâmero alerado Modulação Analógica Modulação Digial na Poradora Ampliude AM (Ampliude modulaion) ASK (Ampliude Shif Keying) Freqüência FM (Frequency modulaion) FSK (Frequency Shif Keying) Fase PM (Phase modulaion) PSK (Phase Shif Keying) Ampliude e Fase *** QAM (Quadraure ampliude modulaion) 3. Modulações Digiais Básicas 3. ASK Ampliude Shif Keying Esa é a forma mais simples de modulação digial, ambém conhecida como onoff, e consise em represenar os símbolos zeros e uns de um sinal digial pela ausência ou pela presença do sinal de poradora. Na figura 3 apresena-se o sinal modulado y() e o sinal modulador m(). A fase e a freqüência da poradora não se aleram. Sinal Modulado e Sinal Modulador y( ) m( ) empo(s) Figura 3 Modulação ASK

5 3.2 FSK Frequency Shif Keying Na modulação FSK os símbolos zeros e uns são associados a diferenes valores de freqüência, ou seja, para ransmiir o símbolo um, a poradora assume a freqüência f, e, para ransmiir o símbolo zero, a poradora assume a freqüência f 2. Um exemplo é mosrado na figura 4, onde f é maior que f 2. A ampliude permanece consane. Sinal Modulado e Sinal Modulador y( ) m( ) empo(s) Figura 4 Modulação FSK 3.3 PSK Phase Shif Keying Na modulação PSK os símbolos zeros e uns são associados a mudanças na fase da poradora, e a freqüência permanece consane. Um exemplo mosra-se na figura 5, onde se noa a inversão de 80 0 a cada mudança de símbolo. A ampliude e a freqüência permanecem consanes.

6 Sinal Modulado e Sinal Modulador y( ) m( ) empo(s) Figura 5 Modulação PSK 4. Conclusão Nesa primeira pare de nosso curso, foi discuido o conceio de modulação e foram apresenadas 3 formas básicas de modulações digiais. Percebe-se nessas modulações que apenas uma caracerísica da poradora é alerada pelo sinal que coném a informação. Na coninuação dese arigo essas modulações digiais serão abordadas em maior profundidade, incluindo proposas de circuios moduladores para implemenação.