Modulação em Amplitude de Pulso PAM

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1 Mdulaçã em Amplitude de Puls PAM PRINCÍPIOS DE COMUNICAÇÃO II O sistema PAM é aquele nde se aplica diretamente cnceit de um sinal amstrad, pis sinal mdulad pde ser cmpreendid cm prdut d sinal mdulante pel trem-de-pulss da prtadra. A figura abaix mstra a seguinte seqüências de frmas de nda que caracterizam sistema PAM:. sinal mdulante cssenidal; 2. sinal mdulante adicinad a um nível cntínu E DC, que servirá para evitar crte d transistr n circuit mduladr; 3. sinal de prtadra; 4. sinal mdulad resultante. O sinal mdulad é btid através d prdut entre s sinais 2 e 3, acrescids de uma cnstante de mdulaçã: [ e ( t E ] e ( t) = K. e ( t). ) + m DC Prf.ª Irene

2 Se utilizarms a série de Furier para sinal 3, terems: E. τ e ( t) = T 2. E + n= α..cs nω t Aplicand-se a prpriedade distributiva: n.. τ nde α =.sen n T K. em ( t). E. τ K. em ( t). 2. E K. E DC. E. τ K. E DC. 2. E e( t) = + α.csnω t + + T n= T Descrevend cada term: - - K. E. E.τ T DC n= α.csnω t valr cnstante, independente da freqüência, é valr médi d sinal mdulante e(t). K. e t E u K E m ( ).. τ.. τ. Em.csω mt sinal mdulante, multiplicad pr fatr cnstante T K. E. E DC n= fatr cnstante α.csnω t crrespnde a smatória de cssenóides harmônicas de ω multiplicadas pr 2. K. em ( t). E 2. K. E E m.csω mt α.csnω t u α.csnω t que crrespnde a um prdut de n= n= cssenóides para cada valr de n, cada um desses prduts irá gerar um par de bandas laterais em trn de cada harmônic de ω, espaçadas ω m de para cada lad. Desta frma, para n = terems raias em ω + ω m e em ω - ω m. Para n = 2 terems raias em 2ω + ω m e em 2ω - ω m e assim pr diante. Na figura abaix definims s espectrs de amplitude d sinal mdulad. Prf.ª Irene 2

3 Pdems ainda mstrar espectr genéric para sinal mdulante dentr de uma faixa freqüência fm, send assim tems espectr de amplitudes d sinal mdulad em PAM. Cas desejems bedecer Terema da Amstragem, fazend cm que ω ω ω = 2 ω ω = ω m m m m = 2 ω terems entã: A raia cuja máxima freqüência é um ω m cincidirá em um pnt cm a raia cuja mínima velcidade angular é ω ω, figura a seguir, se crrer de ω ser menr que 2ω m m ω m φ ω ω m, havend entrelaçament de raias. m Na demdulaçã é necessári adtar uma Banda de Guarda, que permitirá que um filtr passabaixas cm freqüência de crte em fm atenue a banda lateral inferir da fundamental da prtadra. Prf.ª Irene 3

4 Pdems afirmar que em PAM a freqüência da prtadra deve ser dada pr: f = 2 fm + BG O espectr d sinal mdulad em PAM tem cm cnteúd baixas freqüências estand inclusive a prçã a ser demdulada na faixa de áudi. Em vista diss pdems criar sinais mdulads em PAM/AM u PAM/FM usand as técnicas de mdulaçã ASK e FSK. Um sinal PAM/AM crrespnderia a um sinal ASK de váris níveis, cm intervals de ausência de mdulaçã, send que a frequência é muit menr d que freqüência utilizada n ASK cm prtadra senidal. Uma utra aplicaçã d PAM é TDM (Time Divisin Multiplex), que cnsiste em aprveitar temp da prtadra trem-de-pulss, aumentand sua frequência cm intuit de amstrar váris sinais simultaneamente. A figura abaix mstra um mdulaçã de 4 sinais, usand TDM Prf.ª Irene 4

5 Nessa figura pdems bservar que uma prtadra amstra n canais e send assim cada canal será amstrad apenas a cada n períds da prtadra. Desta frma, períd de amstragem será de n x T e frequência de amstragem será: n. T 2 fm máx + BG nde fmmáx máxima frequência ds canais a serem mdulads BG Banda de Guarda relativa à recepçã de cada um ds sinais separads Prf.ª Irene 5

6 Circuits Mduladres PAM O circuit mais cmum d mduladr PAM é aquele que utiliza dis transistres, um cm chave e utr cm amplificadr, cnfrme mstrad na figura abaix. Para evitar crte d transistr que pera cm amplificadr deve-se ajustar nível DC de plarizaçã d sinal mdulante. O nível DC a ser smad a sinal mdulante é dad pel divisr de tensã resistiv frmad pr R, R2 e P, que também plariza transistr amplificadr T2. O transistr T é a chave cmandada pr e (t), que vai aterrar sinal mdulante se estiver saturad e liberar a passagem d mesm, quand n crte. Demdulaçã d Sinal PAM infrmaçã. Para demdular um sinal PAM existe três prcesss eficientes de recuperaçã d sinal riginal de. Este prcess cnsiste em submeter sinal mdulad a uma filtragem passa-baixas, cm freqüência de crte fm, para recuperar sinal de infrmaçã. Na figura abaix mstrams um circuit típic para filtragem passa-baixas cm célula CRC, que prprcina atenuaçã de aprximadamente 40 db/dec e em seguida a regiã de atuaçã deste filtr n espectr d sinal recebid. A desvantagem desse circuit que em funçã d cicl de trabalh da prtadra pdems recuperar um valr médi de baixa amplitude, que prprcina uma baixa relaçã sinal/ruíd. Prf.ª Irene 6

7 2. Este prcess cnsiste em centrar um filtr passa-faixas, u circuit LC sintnizad, na freqüência fundamental da prtadra trem-de-pulss e fazer a demdulaçã d sinal AM-DSB. O incnveniente desse prcess é a precisã da filtragem passa-faixas a ser executada, pis a prximidade entre as bandas laterais ds harmônics subsequentes pde prejudicar resultad da filtragem. 3. O ultim prcess é a filtragem d sinal mdulad pr um filtr passa-baixas cm peracinal. Cm a filtragem simples pderia resultar num baix valr médi, este prcess fi desenvlvid para aumentar valr médi d sinal recuperad fazend uma retençã d sinal amstrad. A utilizaçã ds dis amplificadres peracinais que esses apresentam baixa impedância de saída e alta impedância de entrada. A baixa impedância da saída permite a carga e descarga quase instantânea d capacitr C pr A0 e a alta impedância de entrada impede a descarga d capacitr em A02 quand a chave estiver aberta. Prf.ª Irene 7

8 O mair incnveniente deste prcess é que a amstragem cm retençã intrduz uma atenuaçã n cnteúd de altas freqüências d sinal mdulante. A maneira reslver ist é fazer uma pré-ênfase n sinal mdulante antes da mdulaçã, u fazer uma ênfase n sinal PAM recebid, antes de fazer a amstragem cm retençã. Prf.ª Irene 8