Prof. Daniel Hasse. Princípios de Comunicações

Transcrição

1 Prof. Daniel Hasse Prinípios de Comuniações

2 Aula 04 Modulação em Amplitude AM Prof. Daniel Hasse

3 Modulação Proesso pelo qual alguma(s) araterístia(s) da portadora é(são) alterada(s), por uma forma de onda, hamada moduladora. Os sinais em banda base (banda de freqüênias, onforme riada pela fonte) são desloados em freqüênia, através de proesso de modulação. Caso a portadora seja senoidal, dizemos que a modulação é do tipo CW (Continuous wave modulation). Esta modulação pode ser em amplitude (Amplitude Modulation) ou em ângulo(angle Modulation).

4 Componentes de um sistema de modulação CW

5 Sinais AM and FM produzidos por um single tone. (a) Portadora. (b) Sinal modulador senoidal. () Sinal modulado em amplitude (d) Sinal modulado em freqüênia.

6 Modulação em amplitude Seja um sinal senoidal, utilizado omo portadora, definido por: (t) = A os(2. π.f.t) A é a amplitude da portadora e f é a sua freqüênia. Seja m(t) o sinal em banda base que arrega a informação. O sinal AM pode ser desrito de forma geral por: s(t) = A [1 + k a.m(t)].os(2. π.f.t)

7 Modulação em Amplitude s(t) = A [1 + k a.m(t)].os(2. π.f.t) K a é uma onstante hamada de sensibilidade de amplitude do modulador responsável pela geração do sinal modulado. O produto k a m(t) deve ser menor que 1 para que se evite sobremodulação. O valor máximo absoluto do produto k a.m(t)*100 é hamado de perentagem de modulação.

8 Ilustração do proesso de modulação em amplitude. (a) Sinal em banda base m(t). (b) Onda AM para k a m(t) < 1 for all t. () Onda AM para k a m(t) > 1 para algum t.

9 Modulação em amplitude Se a máxima freqüênia do sinal for W, esta freqüênia é hamada de largura de faixa do sinal. Uma ondição neessária para que não haja distorções é que: f >> W A freqüênia da portadora deverá ser muito maior do que a largura de faixa do sinal da mensagem.

10 Modulação em Amplitude- Análise de Fourier Observando o sinal s(t) e fazendo a sua transformada de fourier temos que: )] ( ) ( [ 2. )] ( ) ( [ 2 ) ( ] 2 ).[ ( ] 2 [ ) ( ) ).os(2 ( ).os(2 ) )]os(2 (. [1 ) ( a t f j t f j a t f j t f j a a f f M f f M k A f f f f A f S e e m t A k e e A t s t f m t A k t f A t f m t k A t s = = + = + = δ δ π π π π π π π

11 (a) Espetro do sinal em banda base. (b) Espetro do sinal modulado em amplitude.

12 Modulação em Amplitude Para as freqüênias positivas, a máxima freqüênia é f +w e a menor é f -w, assim a largura de faixa de transmissão B T para um sinal AM é igual ao dobro da largura de faixa do sinal em banda base, ou seja: B T = 2W

13 Modulação em Amplitude Vantagens e Desvantagens Vantagens: - Simpliidade de implementação no modulador e no demodulador. Desvantagens: - Desperdíio de potênia, devido ao fato de que a portadora é ompletamente independente do sinal modulador, assim, gasta-se potênia para transmitir a portadora. - Desperdíio em largura de faixa devido ao fato de que não há a neessidade de transmitir ambas as bandas a fim de obtermos o sinal

14 Modulação em Amplitude Soluções Para se melhorar o desempenho da modulação em amplitude, é possível: a) Suprimir a portadora; b) Modifiação da banda lateral da onda AM; Essas modifiações aumentam a omplexidade do sistema em troa de melhor uso dos reursos de omuniação.

15 Modulação Linear Um sinal de modulação linear pode ser esrito na seguinte forma: s( t) = s ( t)os(2πf t) s ( t)sen(2πf t) I s I (t) é hamado de omponente em fase do sinal modulado; s Q é hamado de omponente em quadratura do sinal modulado Q

16 Modulação linear Dependendo de omo os omponentes s I (t) e s Q (t) estão definidos, podemos identifiar três tipos de modulação linear envolvendo um sinal de mensagem: a) AM DSB (Double Side Band) om portadora suprimida; b) AM SSB (Single Side Band), neste aso somente a banda superior ou inferior é transmitida ) Modulação vestigial, um vestígio de um banda é transmitido juntamente om a versão orrespondente modifiada da outra banda.

17 AM - DSB Double Side Band om portadora suprimida Neste tipo de modulação, o sinal modulante é multipliado pelo modulador, omo se observa abaixo:

18 AM-DSB Análise de Fourier O sinal s(t) é dado por: s(t) = A.m(t) os(2πf Cuja transformada de Fourier é dada por: S(f ) A = [M(f f) + M(f f 2 + t) )]

19 Deteção oerente ou demodulação sínrona O sinal modulado pode ser reuperado através de um proesso de deteção oerente. Este proesso onsta de multipliar o sinal modulado por um sinal de mesma freqüênia e fase do sinal modulado. Para tal, o osilador loal do sinal de demodulação deve estar sinronizado om o sinal modulado.

20 Deteção oerente ou demodulação sínrona Analisemos o aso geral onde há uma diferença de fase φ.

21 Deteção oerente ou demodulação sínrona v(t) = = A 1 2 = A' A A' A' os(2πf os(2πf os(4πf t + φ).s(t) = t).os(2πf t + φ)m(t) + t + φ).m(t) 1 2 A A' os( φ)m(t) Através de um filtro passa baixas obtem-se o sinal: 1 v0(t) = AA' os( φ)m(t) 2

22 Demodulação AM-DSB Costas Loop

23 Multiplexação em quadratura Proesso que permite multiplexar dois sinais diferentes, utilizando a mesma largura de faixa e reuperá-los depois utilizando a demodulação sínrona. Este proesso também é hamado de QAM (Quadrature Amplitude Modulation)

24 Sistema QAM. (a) Transmissor. (b) Reeptor. Neessário o envio de um sinal piloto fora da banda de passagem do sinal modulado para a sinronização.

25 Modulação SSB (Single Side Band) Melhora a efiiênia do sistema, transmitindo somente a banda lateral superior ou inferior (USB Upper Side Band ou LSB-Lower Side Band). A omplexidade é aumentada pelo fato de que filtros om orte bem aentuado são neessários, bem omo translações de freqüênia intermediárias desde a banda base até a freqüênia.

26 SSB

27 Geração de sinais SSB

28 Geração de sinais SSB

29 SSB Demodulação Dado um sinal v m(t) modulador, demonstra se que um sinal SSB é do tipo: A v ( t ) v ( t ) os( t ) v ( t ) sen ( t ) m m 2 Pode se demodular o sinal através de demodulação sínrona, ou seja, multipliá lo por um sinal de mesma freqüênia, tal omo se vê abaixo: A A v () t t v t t os( ) () ( ) m 2 m sen 2 y ( t ) v t t v t t t v t m ( ) os( ) m ( ) sen( ) os( ) m ( ) eliminado por filtragem

30 Modulação VSB Vestigial Side Band A modulação SSB não tem boa resposta em baixas freqüênias e os filtros são de difíil realização, pois são de transição abrupta. A modulação vestigial é tal que o filtro não tem esta transição abrupta, sendo portanto realizável. Uma das bandas é quase totalmente transmitida e a outra é quase totalmente suprimida.

31 Modulação Vestigial - Espetro

32 Esquema de geração de modulação vestigial.

33 Reeptores AM

34 Reeptor Supereteródino

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