Teoria para Laboratório 2º Bimestre

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Ângela Gusmão Palmeira
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1 Teoria para Laboratório 2º Biestre Prof.ª Irene 1

2 MODULAÇÃO EM LARGURA DE PULSO - PWM SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO I - LABORATÓRIO O sistea PWM consiste e variar a largura do pulso da portadora, proporcionalente ao sinal odulante, antendo constantes a aplitude e o intervalo de tepo a que os pulsos se repete. A figura abaixo ostra as foras de onda do PWM. A largura instantânea do pulso é ua função do sinal odulante dada por: τ ( t) = τ + K e ( t) onde τ(t) é a largura instantânea do pulso; p K é a constante do circuito odulador, capaz de converter as variações de tensão de e(t) e variações da largura de τ(t). K= s/v (segundos por Volt) Se utilizaros u sinal odulante cossenoidal, co ua expressão do tipo: e ( t) = E cosω t Então tereos o seguinte desenvolviento: Prof.ª Irene 2

τ ( t) = τ p + K E cosω t Tp τ p = 2 Na figura abaixo ostraos o espectro de aplitudes do sinal odulado PWM SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO I - LABORATÓRIO Largura de Faixa Ocupada pelo Sinal Modulado A

3 τ ( t) = τ p + K E cosω t Tp τ p = 2 Na figura abaixo ostraos o espectro de aplitudes do sinal odulado PWM SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO I - LABORATÓRIO Largura de Faixa Ocupada pelo Sinal Modulado A largura de faixa de u tre-de-pulsos é dada por: 1 B = τ in DEMODULAÇÃO DO SINAL PWM A deodulação do sinal PWM pode ser feita por dois processos: 1.Utilizando u circuito detetor de envoltória co u filtro passa-baixas. O inconveniente deste processo é que há ua inevitável interferência das bandas laterais relativas a f p, causando ua distorção que só poderia ser eliinada se auentásseos uito f p. Ocorre que esse auento exigiria ua largura de faixa uito aior que aquela calculada, tornando o sistea inviável e função da largura de faixa ocupada. 2.O outro processo é chaado de Deodulação Indireta e consiste e converter o sinal PWM e PAM, fazendo posteriorente ua aostrage co retenção e ua filtrage passa-baixas, para recuperar a inforação. A figura abaixo ostra u diagraa de blocos básicos para este deodulador. Prof.ª Irene 3

4 e(t) PWM GERADOR DE RAMPA MONO-ESTÁVEL C/RETARDO SOMADOR CEIFADOR AMOSTRADOR C/ RETENÇÃO FILTRO PASSA BAIXA Diagraa de Blocos: MODULADOR PWM e rec (t) =Ke O odulador é forado de ua etapa coparadora, do qual copara as aplitudes do sinal e níveis, confore circuito Saple&Hold, co u sinal e rapa síncrona, portadora. O coparador sobrepõe a saída do Saple&Hold co a onda dente de serra, obtendo-se desta fora u tre de pulsos no qual a largura do pulso depende da aplitude do sinal analógica de entrada, confore figura abaixo. Prof.ª Irene 4

5 DEMODULADOR PWM O sinal PWM procedente do transissor é aplificado e aplicado diretaente a filtro passa baixa que extrai a onda senoidal. MODULAÇÃO EM POSIÇÃO DE PULSO PPM O sistea PPM consiste e variar a posição do pulso de portadora, proporcionalente ao sinal odulante, antendo constante a aplitude e a largura dos pulsos. Prof.ª Irene 5

Para analisaros a odulação PPM considereos u deslocaento inicial δ o nos pulsos do sinal odulado para efeito de proporcionar u deslocaento unifore do pulso, de acordo co a polaridade do sinal odulado.

Observando a figura abaixo, o sinal odulado te seus pulsos deslocados de u atraso incial δ o e sobreposta a este atraso, ocorre a odulação, chaada de variação de posição ( δ).

6 Para analisaros a odulação PPM considereos u deslocaento inicial δ o nos pulsos do sinal odulado para efeito de proporcionar u deslocaento unifore do pulso, de acordo co a polaridade do sinal odulado. O valor ideal do atraso inicial δ o corresponde a etade do período da portadora. Observando a figura abaixo, o sinal odulado te seus pulsos deslocados de u atraso incial δ o e sobreposta a este atraso, ocorre a odulação, chaada de variação de posição ( δ). Quando a polaridade do sinal odulante for positiva, tereos δ > 0 e se for negativa δ < 0. então teos: Essa variação de posição deve ser feita de ua fora siétrica, qualquer seja a polaridade de e (t), To δ ( t) = δ o + δ δ o = 2 onde: δ = K. e ( t) é a variação de posição K é constante do circuito odulador, responsável por converter as variações de tensão de e (t) e variações de posição de δ(t) onde [K] = s/v ( segundos por Volt) Então teos que: δ ( t) = δ + K. e ( t) e onde e ( t) = E.cosω t o Na figura abaixo ostraos o espectro de aplitudes do PPM Prof.ª Irene 6

LARGURA DE FAIXA OCUPADA PELO SINAL PPM SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO I - LABORATÓRIO A largura do pulso odulado e PPM é constante, as o intervalo entre os pulsos não é, sendo necessário avaliar se o enor

7 LARGURA DE FAIXA OCUPADA PELO SINAL PPM SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO I - LABORATÓRIO A largura do pulso odulado e PPM é constante, as o intervalo entre os pulsos não é, sendo necessário avaliar se o enor intervalo entre dois pulsos chega a ser enor que a largura de u pulso. Analisando o sistea percebeos que o enor intervalo entre dois pulsos consecutivos tabé é dado por τ o, de aneira que a largura de faixa pode ser definida por: B = 1 τ o DEMODULAÇÃO DO SINAL PPM A deodulação do PPM pode ser feita por três processos: 1. O sinal odulante pode ser recuperado por ua filtrage passa-baixas, seguida de ua integração para soente recuperar o sinal odulante e não sua derivada. 2. O segundo processo converte o sinal odulado PPM e PWM e por fi a deodulação. O gerador de sincroniso é u dispositivo que visa anter a portadora local o ais próxia possível da portadora utilizada na transissão. O oscilador local pode recuperar e travaento de fase, sincronizado pelo circuito abaixo, garantindo a identidade da portadora reinjetada co a portadora transitida. 3. Consiste e converter PPM e PAM, fazendo aostrage co retenção e ua posterior filtrage passa-baixas, para recuperar a inforação. Prof.ª Irene 7

Os dois processos de deodulação PPM por conversão apresenta-se ais trabalhosos, as o sinal recuperado está co enos ruído que no prieiro processo.

8 Os dois processos de deodulação PPM por conversão apresenta-se ais trabalhosos, as o sinal recuperado está co enos ruído que no prieiro processo. Diagraa de Blocos: MODULADOR PPM O sinal PPM obté-se através do sinal PWM gerando u sinal co largura fixa e o período sendo deterinado a cada subida do pulso odulado e PWM. Desta fora tereos u tre de pulsos que o período depende da aplitude do sinal de inforação. DEMODULADOR PPM O sinal PPM procedente do transissor é aplificado e posteriorente aplicado a duas etapas: o regenerador dos pulsos de aostrage e conversor PPM para PWM. A saída do conversor é filtrada através de u filtro passa baixa que fornece o sinal analógico deodulado. Prof.ª Irene 8

9 A regeneração dos pulsos de portadora pelo odulador se realiza da seguinte aneira: - o sinal PPM aplificado chega ao circuito extrator de sincroniso (PLL Clock Recovery), que é constituído por filtro passa baixa sintonizado e 8Khz (freqüência da portadora) e por u PLL; - o filtro realiza a separação da coponente correspondente a freqüência de aostrage, e seguida esse sinal é enviado ao PLL que gera u tre de pulsos síncrono ao sinal PPM recebido; - o circuito seguinte, ajuste de fase (Phase Adjust), perite defasar a fase dos pulsos gerado pelo PLL, para ajustar a fase na ausência de odulação os pulsos PPM recebidos deve encontrar-se na etade dos pulsos sincronizados. Diagraa de Blocos: O conversor PPM/PWM é constituído por u circuito biestável (flip-flop) que funciona da seguinte aneira: o pulso de sincroniso faz coutar a saída e nível baixo, e o pulso PPM faz co que a saída do flip-flop coute e nível alto; já que a posição do pulso PPM varia, logo na saída do flip-flop obteos o tre pulso odulado e PWM (ver figura abaixo). Posteriorente a conversão do tre de pulso PPM para PWM, o sinal é filtrado por filtro passa baixa que extrai o sinal de inforação. Prof.ª Irene 9

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