Fundamentos de Telecomunicações

Transcrição

1 Fundaentos de Teleouniações LEEC_FT,3&4: Modulações Analógias Proessor Vitor Barroso

2 Lição Introdução Modulação de Aplitude Banda lateral dupla o supressão de portadora AM onvenional Espetro de Potênia LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide

3 Modulações Analógias Modulação de aplitude Espetro, banda de transissão, potênia de transissão Desodulação Modulação de requênia Banda de transissão, potênia de transissão Desodulação LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 3

4 Introdução A neessidade da odulação deorre do ato de a banda de requênias da ensage (banda de base) não ser, e geral, opatível o as bandas de requênia uitilizáveis no anal de transissão Voz 3.4 KHz Audio 6 KHz Vídeo 4 MHz AM odulação de aplitude Onda édia (300 KHz 3 MHz), onda urta (3 30 MHz) FM odulação de requênia VHF ( MHz, tipiaente na Banda II: MHz) LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 4

5 Modulação - Geral U osilador de rádio requênia (RF) gera ua saída da ora p = A os( π t + θ ) suixo (arrier ) portadora A aplitude da portadora (Volt V) requeny da portadora (Hertz Hz) θ ase (ângulo) da portadora e t = 0 (radianos rad) Aleatória o distribuição uniore no intervalo [ π,+π] Modulação de aplitude A ensage (t ) ontrola a aplitude instantânea da portadora Modulação de requênia A ensage (t ) ontrola a requênia instantânea da portadora LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 5

6 Modulação de Aplitude... Sinal AM BLD_SP (Banda Lateral Dupla o Supressão de Portadora x = A os( π t ) t x envolvente t inversões de ase i sobreodulação LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 6

7 Modulação de Aplitude Espetro do Sinal AM BLD_SP A x = M + + M ( ) [ ( ) ( )] B 0 M ( ) B A banda lateral superior banda lateral inerior ( + ) M B largura de banda de (t ) X ( ) A M ( ) B T = B largura de banda de X (t ) >> B B + B 0 B + B LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 7

8 Modulação de Aplitude 3 Sinal AM BLD (AM lássio) x = A [ ] os( π t ) Espetro A X [ δ ( + ) + M ( + )] d A d + ( ) = [ ( + ) + M ( + ) + δ ( ) + M ( )] d δ d X ( ) A [ δ ( ) + M ( )] d B + B 0 B + B LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 8

9 Modulação de Aplitude 4 d + t ( ) ( 0) t t x envolvente A envolvente do sinal AM te a ora da ensage desde que d + 0 t LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 9

10 Espetro de Potênia do Sinal AM Autoorrelação e Espetro de Potênia S x A 4 [ ] os( π τ ) A Rx ( τ ) = d + R ( τ ) [ ] ( ) = δ ( + ) + S ( + ) + δ ( ) + S ( ) d Banda de Transissão e Potênia de Transissão Eiiênia potênia de sinal versus potênia total d ( ) P A B T = B PT = d + P d + P LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 0

11 Lição 3 Reeptores de AM Detetor de envolvente Reeptor oerente Sinronização de portadora Modulação de Portadoras e Quadratura Espetros de potênia Reeptor oerente LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide

12 Detetor de Envolvente v in = x C R v out sinal sinal de entrada,v in de saída,v out ( RC ) B << / π << A [ ] v + out d LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide

13 Detetor de Envolvente Modelo Foral Sinal AM out x x in B 0 π A B bloqueio d A [ d + ] π A d π + [ δ ( ) M ( )] + n = ípar sin ( n /) os( πn t ) LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 3

14 Reeptor Coerente v in = x v A osθ ~ iltro ideal passa - baixo osilador loal não oerente e ase o a portadora p lo = os( π t + θ ) H ( ) H B ( ) 0 B out = bloqueio d O ERRO DE FASE DEVE SER 0! x plo = ( A [ d + ] os( π t )) ( os( π t + θ )) = A [ + ] osθ + A [ + ] os( π t + θ ) d d oponente e banda de base oponente passa banda LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 4

15 Sinronização de Portadora dδ ( ) + M ( ) A iltro passa-banda [ + ] os( π t + θ ) d Q = / >> θ = θ lo iltro passa-baixo A θ geração do sinal de erro de ase ε (t ) θ lo osilador ontrolado por tensão Phase Loked Loop PLL LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 5

16 Modulação e Quadratura Mistura de dois sinais no tepo e na requênia B T = B I os( π t ) ~ x = os( π t ) sin( π t ) I Q π sin( π t ) / Q LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 6

17 Sinais Passa Banda Coponentes e ase (I) e e quadratura (Q) de u sinal passa banda Envolvente e Fase Q t Q ( ) A Φ I 0 I x = A osφ = A sinφ Q ( ) = I + Q Q = artg I A t Φ I LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 7

18 LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 8 Espetro de Potênia Modulação e quadratura I (t), Q (t): inorrelaionados e de édia nula Espetro de potênia Potênia ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) θ π θ π + + = t t t t t x sin os Q I ( ) ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) ( ) [ ] ( ) τ π τ τ τ π τ τ τ x R R R R R I I sin os Q Q Q I + + = ( ) ( ) ( ) [ ] ( ) τ π τ τ τ x R R R os Q I + = ( ) ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) [ ] x S S S S S = Q I Q I 4 4 ( ) Q I x P P P + =

19 Modulação e Quadratura Reeptor x = os( π t ) sin( π t ) I Q x os( π t ) ~ iltro ideal passa - baixo H ( ) H ( ) I π sin( π t ) / B iltro ideal passa - baixo H ( ) 0 B Q LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 9

20 Lição 4 Modulação de Ângulo Modulação de requênia Modulação de ase FM de Banda Larga Potênia de transissão Banda de transissão Modulador Reeptor: onversão FM/AM LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 0

21 Modulação de Frequênia Sinal FM x = A os( π t + Φ ) Desvio instantâneo de ase Φ (t ) Desvio instantâneo de requênia π Proundidade de odulação = dφ dt = LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide

22 Modulador Osilador ontrolado por tensão (VCO Voltage Controlled Osilator) VCO A,, x + t ( ) odulador FM FM de banda larga >> >> B 0 Potênia de transissão P = T A LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide

23 Banda do Sinal FM BT 0 8 = = 5 >> >> B t 0 T B T t ( ) ax + ax A os ( π ( + ) t ) A os( π ( + ) t ) LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 3

24 Espetro de Potênia do Sinal FM Aproxiação quase-estaionária dp de : ( µ ), t >> >> B S x ( ) = P T + P T 0 LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 4

25 Reeptor Conversor FM/AM Reeptor de FM = os( π t + ) x Φ in x in ( ) d x& in t detetor de π dt envolvente x out = x& in π π ( ) sin π t + Φ = π + Φ& = = ( ) ( π + Φ& ) sin( π t + Φ + π ) ( + ) sin( π t + Φ π ) + LEEC_FT - Lições,3&4 Fundaentos de Teleouniações Slide 5