APRESENTAÇÃO DA 1 a EDIÇÃO

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1 APRESENTAÇÃO DA 1 a EDIÇÃO Ese rabalho e o inuio de failiar o esudo e o aopanhaeno das aulas de Eleenos de Teleouniações do Curso Ténio de Elerônia. Após onsular a diversas fones, no onseguios adoar u únio livro, e língua naional, que apresenasse a abrangênia de oneúdo inisrado. Co base nos oivos exposos aia, iniiaos ua pesquisa de livros que abordasse o oneúdo e, a dois anos aras, oeçaos o rabalho de seleção e radução de exos. O resulado de nossos esforços esão onenrados e quaro volues de aposilas que raa de odo o oneúdo ínio neessário aual foração do Ténio e Elerônia, a nível de segundo grau, na disiplina Eleenos de Teleouniações. Espereos que nosso rabalho no seja e vão e que que venha a adquirir eses exeplares possa irar os aiores proveios na iniiação ao esudo das Teleouniações. Belo Horizone, Março de 198 Wander José Rezende Rodrigues

2 WANDER RODRIGUES Unidade II Modulação e apliude 1 - Inrodução Teoria da Modulação e Apliude Espero da Modulação e Apliude Represenação da onda de AM Relação de poênia da onda de AM Cálulo de Correne Modulação por várias ondas senoidais Geração da onda de AM Requisios básios - Coparação de níveis Aplifiadores lasse C, odulado e grade Aplifiadores lasse C, odulado e plaa Tríodo epregando ransforador de odulação Aplifiadores ransisorizados odulados Quesionário Referênia Bibliográfia... 44

3 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 3 Índie das Ilusrações 01 - Apliude insanânea da onda odulada e apliude Espero de freqüênia da onda odulada e apliude Fora de onda odulada e apliude a - Diagraa de fase da onda odulada e apliude Correne neessária para obenção da onda de AM... 3 a - Pulsos de orrene para o iruio sinonizado... 3 b - ensão de AM no iruio sinonizado Diagraa e bloos de u ransissor de AM... 5 a - odulação e alo nível... 5 b - odulação e baixo nível Aplifiador e Classe C odulado e grade Fora de onda de ensão de grade - orrene de plaa para u aplifiador e Classe C, odulado e grade Ciruio equivalene do odulador e plaa Aplifiador e Classe C a riodo, odulado e plaa Foras de onda da odulação e plaa a - ensão de alienação de plaa... 31

4 WANDER RODRIGUES 4 b - orrene de plaa resulane ensão de plaa, RF odulada d - ensão de plaa oal e - orrene de grade o polarização fixa f - ensão de grade o polarização por esape Modulação e oleor... 35

5 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 5 UNIDADE II Modulação e Apliude 1 Inrodução Esa Unidade raa, e dealhes, da odulação e apliude, e para esse fi, esá subdividida e duas seções. Tendo esudado a Teoria da Modulação esareos apos para apreiar que, a onda odulada e apliude é onsiuída de u núero de oponenes senoidais, endo ua relação espeífia enre elas. Esareos apos para visualizar a onda odulada e apliude, e alular as freqüênias nela presene, be oo suas relações de poênia ou orrene. A segunda pare desa Unidade, apresena vários éodos práios de geração da onda odulada e apliude, raando-se de ada iruio, o foras de onda e sob o aspeo aeáio. Abos os oduladores e apliude serão disuidos, os valvulados, onde é ou a presença alas poênias, e os geradores de sinais de AM, ransisorizados. - Teoria da odulação e apliude A odulação e apliude é definida oo u sisea de odulação, onde a apliude da poradora é feia proporional aos valores insanâneos de apliude da ensão odulane ou do sinal de inforação.

6 WANDER RODRIGUES 6 Considerando a ensão da poradora e a ensão odulane de e () e e () respeivaene, sendo represenadas por: e o () E senω Equação 01 e () E senω Equação 0 Observe que, o ângulo de fase foi ignorado e abos as expressões, desde que eles peranee inalerados pelo proesso de odulação e apliude. Sua inlusão, eraene, opliaria o proedieno, a não ser que al proesso afeasse o resulado final. Enreano, eraene, não será possível de ser ignorado o ângulo de fase, quando rabalha-se o a odulação e freqüênia e o a odulação e fase, e siuações vindouras. Pela definição de odulação e apliude, segue-se que a apliude áxia E de ua poradora não odulada, deverá variar proporionalene aos valores insanâneos da ensão odulane, E sen ω, quando for odulada e apliude..1 - Espero de freqüênia da onda odulada e apliude Foi-nos osrado aeaiaene que as freqüênias presenes na onda odulada e apliude são as freqüênias da poradora e o prieiro par de freqüênias, os das faixas laerais, onde a freqüênia das faixas laerais definida por:

7 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 7 f f + n f Equação 03 SB e para o prieiro par, n 1,0. Quando ua poradora odulada e apliude, a onsane de proporionalidade, k a é feia igual a unidade, e as variações insanâneas da ensão odulane são sobreposa à apliude da poradora. Desa fora, quando não há odulação, a apliude da poradora será igual ao seu valor não odulado. Quando a odulação esá presene, a apliude da poradora é variada e seu valor insanâneo. A siuação é ilusrada na FIG. 01, onde apresena oo a apliude áxia da ensão odulada e apliude é variada de aordo o as variações da ensão odulane. A FIG. 01, abé apresena que algo não usual, disorção oo aonee, oorrerá se E for uio aior do que E. O fao de que a relação E / E, freqüeneene será uilizada, leva-nos para a seguine definição de índie de odulação: k E a a Equação 04 E Figura 01 Apliude insanânea da onda odulada e apliude.

8 WANDER RODRIGUES 8 O índie de odulação é u núero puro, enre zero e a unidade, e várias vezes, é expresso oo ua perenage, nese aso, denoinado de perenage de odulação. Pela FIG. 01 e a equação 04, é possível esrever ua equação para a apliude da ensão odulada e apliude. Desa fora, ereos: A E A E + e + () E + E senω a E senω ( 1 + senω ) A E Equação 05 a será: A ensão insanânea resulane da onda odulada e apliude () Asenθ e AM e e AM AM () Asenω () E ( 1 + sen ω ) senω Equação 06 a A equação 06 pode ser expandida, por eio de relações rigonoérias do ipo: ( a + b) sen a os b sen b os a sen + sen os ( a b) sen a os b sen b os a ( a + b) os a os b sen a sen b ( a b) os a osb sen a sen b os + proporionando: e AM () E senω + Tero I

9 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 9 a E + os ( ω ω ) Tero II a E os( ω + ω ) Tero III Equação 07 Te-se, desa fora, apresenado que a equação de ua onda odulada e apliude apresena rês eros. O prieiro ero, é idênio à equação 01 e represena ua poradora não odulada. Desa fora, orna-se evidene que o proesso de odulação e apliude e o efeio de adiionar ua onda não odulada se alerá-la. Os dois eros adiionais produzidos esão delineando as duas faixas laerais. A freqüênia da faixa laeral inferior é ( f - f ), e a freqüênia da faixa laeral superior é ( f + f ). A ais iporane onlusão a ser observada nesse eságio é que a largura de faixa requerida para a odulação e apliude, é duas vezes a aior freqüênia do sinal odulane. Na odulação por vários sinais senoidais, siulaneaene, oo nos serviços de radiodifusão oerial, a largura de faixa requerida é de duas vezes a ais ala freqüênia do sinal odulane. EXEMPLO 01 U iruio sinonizado de u osilador de u ransissor de AM eprega ua bobina de 50µH e u apaior de 1 nf. Se a saída desse osilador é odulado por u audiofreqüênia de aé 10 khz, qual será a faixa de freqüênia oupada pelas faixas laerais? 1 f π LC π 5 x x1x f 7,1 x π 5 x10 π 5 x10 5

10 WANDER RODRIGUES 10 f 71 khz Desde que a aior audiofreqüênia odulane é igual a 10 khz, a faixa de freqüênia oupada pelas faixas laerais esá 10 khz aia e 10 khz abaixo da freqüênia da poradora. Assi ereos o sinal odulado oupando a faixa de 70 a 7 khz.. - Represenação da onda odulada e apliude A onda de AM pode ser represenada de qualquer ua das rês aneiras, dependendo do pono de visa a ser onsiderado. A FIG. 0 apresena o espero de freqüênia e, abé, ilusra a equação 07. A onda é apresenada, siplesene, oo onsiuída de rês oponenes de freqüênias disreas. Nesa, a freqüênia enral, iso é, a oponene poradora, e a aior apliude, e as ouras duas são disposas sieriaene e orno dela, endo apliudes iguais, as nuna pode exeder à eade da apliude da poradora. Figura 0 Espero de freqüênia da onda odulada e apliude. A aparênia de ua onda odulada e apliude é de grande ineresse, e ela esá apresenada na FIG. 03 para u ilo opleo da onda senoidal de odulação ou sinal odulane. Esa é derivada da FIG. 01, onde

11 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 11 apresena a apliude ou o que pode ser agora haado de opo envolvene da onda de AM, dado pela equação A E + E sen ω. Siilarene, o áxio negaivo da apliude, fundo ou vale envolvene, é dado por - A - (E + E sen ω ). A onda odulada esende-se enre esses dois liies envolvenes e e ua veloidade de repeição, igual à freqüênia da poradora não odulada. Relebrando que E a E / k a, é possível agora o uso desa relação para alular o índie de odulação ou profundidade de odulação para a fora de onda da FIG. 03. Segue-se: E E ax E in Equação 08 Figura 03 Fora de onda odulada e apliude. E E ax e () E ax E ax E in E ax + E E in Equação 09

12 WANDER RODRIGUES 1 Dividindo a equação 08 pela equação 09, eos: a E E E E ax ax E + E in in E E a E + E ax in Equação 10 ax in A equação 10 é u éodo padrão de avaliar o índie de odulação, quando alulado aravés da fora de onda, al oo pode ser visualizada e u osilosópio, iso é, quando abos, poradora e ensão odulane são onheidos. Esa equação não pode ser uilizada e nenhua oura siuação. Quando apenas os valores efiazes da poradora e da ensão odulane ou orrene de odulação são onheidos, é neessário opreender e uilizar a relação de poênia da onda odulada e apliude, oo será apresenado. Finalene, se o prinipal ineresse é o valor insanâneo da ensão odulada, o diagraa de fase represenando as rês oponenes individuais da onda odulada e apliude pode ser raçado. Ese não é de ineresse espeífio nesa Unidade, as poder ser enonrado, oo na FIG. 3a.

13 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 13 Figura 3a Diagraa fasorial de sinal odulado e apliude..3 - Relação de poênia da onda odulada e apliude Foi apresenado que a oponene poradora da onda odulada e a esa apliude, oo ua poradora não odulada. Enreano, a onda odulada oné, eraene, duas oponenes de faixa laeral. É obvio, desa fora, que a onda odulada desenvolverá ua poênia aior do que a poradora eria, anes de proeder a odulação. Alé disso, desde que a apliude das faixas laerais depende do índie de odulação, é de ane-

14 WANDER RODRIGUES 14 ipar que, a poênia oal da onda odulada dependerá, abé, do índie de odulação. Essa relação pode ser deduzida. A poênia oal da onda odulada será: P Ear ESB EUSB + + Equação 11 R R R onde odas as rês ensões são valores efiazes, e R é ua resisênia, por exeplo, a resisênia de anena, onde a poênia será dissipada. O prieiro ero da equação 11, orresponde à poênia da poradora não odulada e é dado por: P E ar R E R P E Equação 1 R Siilarene, P LSB P USB E SB R P LSB P USB a E 1 x R P LSB a E PUSB x Equação 13 4 R Subsiuindo as equações 1 e 13 na equação 11, ereos:

15 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 15 P E a + R 4 E x + R 4 a E x R P P + 4 a P + 4 a P P P a 1 + Equação 14 A equação 14 relaiona a poênia oal da onda odulada e apliude e a poênia da poradora não odulada. Essa equação deve ser uilizada para deerinar enre ouras quanidades, o índie de odulação, nos oenos não inluídos pela equação 10 da seção preedene. É iporane noar pela equação 14 que a poênia áxia da onda odulada e apliude será P 1,5 P, quando a 1,0. Isso é iporane porque esa poênia orresponde à áxia poênia que os aplifiadores apropriados são apazes de anipular se disorções dos sinais. EXEMPLO 0 Ua poradora de 400W foi odulada o u profundidade de odulação de 75%. Calular a poênia oal desenvolvida pela onda odulada. a 0,75 P P P 51, 5W 400 x1,81

16 WANDER RODRIGUES 16 EXEMPLO 03 U ransissor de radiodifusão irradia 10 kw quando a perenage de odulação é 60%. Qual a poênia desenvolvida na oponene poradora dessa onda odulada e apliude? P P 8, 47 kw a 0,6 1, Cálulos de orrenes A siuação que, uio freqüeneene, aparee e AM é que as orrenes odulada e não odulada são failene edidas, e enão, orna-se neessário uilizá-las para o álulo do índie de odulação. Isso oorre, quando a orrene na anena ransissora é edida, e o problea pode ser resolvido oo segue-se. Considere I a orrene oal, ou orrene da onda odulada, e I a orrene não odulada ou orrene da poradora, orrenes do ransissor de AM, abas valores efiazes. Se R é a resisênia onde essa orrene flui, enão, ereos: P P I I x R x R I I a 1 + I I a 1 + a I I x 1 + Equação 15

17 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 17 EXEMPLO 04 A orrene na anena de u ransissor de AM é de 8,0 A quando apenas a poradora é ransiida, auenando para 8,93 A quando essa poradora é odulada por u sinal senoidal. Deerine a porenage de odulação. Deerine abé a orrene nessa anena quando a profundidade de odulação for igual a 0,8. 1 a I I + 1 a T I 1 a I I Equação 16 ( ) [ ] 1 1, ,93 a ( ) % 70,1 0,701 0,49 1 1,46 a Para a Segunda perguna, e-se 0, , a I I A x I 19 9, 1, ,3 8

18 WANDER RODRIGUES Modulação por vários sinais senoidais Na práia, a odulação de ua poradora por várias ondas senoidais, siulaneaene, não é ua regra fora do ou. Consequeneene, u aneira erá de ser enonrada para o álulo da poênia resulane, nessa ondição. O proedieno onsise no álulo do índie de odulação oal e enão, subsiuí-lo na equação 14, onde a poênia oal pode ser alulada oo aneriorene. Exise dois éodos de álulo do índie de odulação oal. 1 - Considere E 1, E, E 3, e. sendo as ensões siulâneas de odulação. Enão a ensão odulane resulane, será a raiz quadrada da soa dos quadrados das ensões individuais, iso é: E E1 + E + E 3 +! dividindo abos os lados por E, ereos: E E + E + E +! 1 3 E E E E y E1 E E3 + + E E E +! + + +! Equação a equação 14 pode ser reesria para enfaizar que a poênia oal da onda de AM onsise da poênia da poradora e da poênia das faixas laerais. Isso produz: a P P 1 + P + P a

19 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 19 P P + P SB onde P SB é a poênia oal das faixas laerais, e é dado por: P a P SB. Se várias ondas senoidais odula, siulaneaene, a poradora, a poênia da poradora não será afeada, as a poênia oal das faixas laerais, agora, será a soa das poênias das faixas laerais individuais. Desa fora, ereos: P SB oal P + P + P 3 SB1 SB SB +! subsiuindo, ereos P P 1 + P + P 3 +! a1 + a + a3 +! Se a raiz quadrada é apliado e abos os lados, a equação 17, ais ua vez será o resulado. Vê-se que os dois proedienos, produze o eso resulado: para álulo do índie de odulação oal, oa-se a raiz quadrada da soa dos quadrados dos índies de odulação individuais. Noe, abé, que esse índie de odulação oal não deve, onudo, exeder à unidade, ou disorções resularão, oo que sobreodulação por ua onda senoidal siples. Se a odulação é por u ou vários sinais senoidais, a saída do aplifiador odulador será zero durane pare do pio negaivo da ensão odulane, se oorrer sobreodulação.

20 WANDER RODRIGUES 0 EXMPLO 05 U ero ransissor irradia 9 kw na freqüênia da poradora não odulada e 10,15 kw quando sua poradora é odulada por ua audiofreqüênia senoidal. Calule o índie de odulação. Se ua oura audiofreqüênia senoidal é ransiida, siulaneaene, a 40% de odulação, deerine a poênia oal ransiida. a P P 10, ,15 1 0,15 9 a 0,15 x 0,50 a 0,5 0,50 Para a Segunda pare, o índie de odulação oal será: 1 + 0,5 + 0,4 0,5 + 0,16 0,41 0,64 0,64 P P ( 1 + 0,05) 10, kw EXEMPO 6 A orrene na anena de u ransissor de radiodifusão e AM, odulado a ua profundidade de odulação de 40% por ua audiofreqüênia senoidal é igual a 11 A. Auena para 1 A oo resulado da odulação siulânea por oura audiofreqüênia senoidal. Deerine o índie de odulação relaiva ao segundo sinal senoidal.

21 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 1 I I 10, 58 A 1 0,08 a 0, Uilizando a equação 16 e-se: I I ,58 1 ( 1,86 1) x 0,86 0,757 A parir da equação 17 e-se: 1 0,757 0,4 0,573 0,16 0,413 a 0, Geração de AM Exise, basiaene falando, dois ipos de esqueas para gerar odulação e apliude. O prieiro desses, é o gerador de AM ou; na produção de AM e seelhanes disposiivos, a baixo nível de poênia, onde o éodo epregado é, provávelene, o ais siples dos possíveis. Por ouro lado, u ouro disposiivo, a ransissão de AM, gera alas poênias de odo que, seu prieiro requisio é a efiiênia; desde que prinípios ineiraene oplexos pode ser epregados. Ebora os éodos de geração de AM aqui desrios proporiona onheienos para abas as apliações, ênfase será apliada nos éodos de geração de alas poênias.

22 WANDER RODRIGUES Requisios básios - Coparação de níveis No éodo de geração de ua onda de AM da FIG. 4b é neessário, siplesene apliar ua série de pulsos de orrene, oo os da FIG. 4a a u iruio sinonizado. A osilação erá ua apliude proporional ao aanho do pulso de orrene e a veloidade de ada dependene da onsane de epo do iruio. Desde que, u re de pulsos aliena u iruio anque, ada pulso ausará ua onda senoidal oplea, proporional a apliude desse pulso. Segue-se por ua oura onda senoidal, proporionando à agniude do segundo pulso apliado, e assi suessivaene. Levando e ona que, onsidereos no ínio dez pulsos, oo u núero grande de pulsos por ilo de áudio, alienando o iruio práio, oo ilusrado na FIG. 4, vê-se que ua aproxiação exreaene boa da onda de AM resulará, se os pulsos de orrene originais são proporionais à ensão odulane. O proesso é onheido oo flywheel effe, efeio volane do iruio anque, e rabalha elhor o u iruio sinonizado onde, o faor de ério, Q, apresena u valor oderado. É possível fazer o que a orrene de saída de u aplifiador e lasse C seja proporional à ensão odulane, pela apliação dessa ensão odulane e série o alguas das ensões onínua de alienação desses aplifiadores. Desa fora, é que, oduladores e aodo ou eissor, gradeou base, anodo ou oleor de u aplifiador e lasse C são, abé, possíveis. Da esa fora, odulação e sreen ou e supressora e alguas ouras obinações desses éodos são preisaene enonrados na lieraura. Cada u apresena apliações, vanagens e desvanagens.

23 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 3 Figura 04 Correne neessária para obenção da onde de AM. a pulsos de orrene para o iruio sinonizado. b ensão de AM no iruio sinonizado E u ransissor de AM, a odulação e apliude pode ser gerada e qualquer pono após o risal osilador. Realene, nu osilador a risal poderia ober-se a odulação e apliude, exeo que isso seria ua desneessária inerferênia o sua esabilidade e freqüênia. Se o eságio de saída de u ransissor é odulado e plaa, ou odulado e oleor e u ransissor de baixa poênia, o sisea é denoinado de odulação e alo nível. Se a odulação é apliada e qualquer ouro pono, inluindo eso ouro elerodo do aplifiador de saída, enão ser denoinado de odulação e baixo nível. Nauralene, o produo final de abos os siseas é o eso, as os arranjos dos iruios ransissores serão diferenes. Não é práio o uso de odulação e anodo no eságio de saída de u ransissor

24 WANDER RODRIGUES 4 de elevisão, devido a difiuldades de geração de ala poênia de vídeo o a grande largura de faixa requerida para ais ransissões, Bw 6,0 MHz. Consequeneene, odulação e grade no eságio de saída é a odulação e alo nível epregada nos ransissores de elevisão. Nesse aso, ele é denoinado odulação e alo nível e radiodifusão de TV, e e qualquer ouro sisea é, enão, denoinado de odulação e baixo nível. A FIG. 05 apresena u diagraa e bloos ípios de u ransissor de AM, que pode ser odulado e baixo nível ou e alo nível. Abos ê u risal osilador, aplifiador buffer e aplifiadores de poênia de radiofreqüênia, RF, subsequenes. E abos os ipos de ransissores, a ensão de áudio é proessada, iso é, filrada ano quano para oupar a orrea largura de faixa, geralene de 10,0 khz, e opriida u ano para reduzir a relação enre a apliude áxia e a apliude ínia. E abos os siseas de odulação, os aplifiadores de áudio e de poênia de áudio ou de saída de áudio esão presenes, ulinando no aplifiador odulador, onde a ala poênia de áudio é apliada. De fao, a únia diferença é no pono onde a odulação oa lugar. Para exagerar a diferença, u aplifiador é apresenado seguindo u aplifiador de RF para odulação de baixo nível. Vê-se que esse aplifiador deve ser u aplifiador de RF linear, iso é, e lasse B. Enreano, os esudanes esão lebrados de que isso abé será odulação e baixo nível, se o aplifiador odulado final for odulado aravés de u ouro elerodo diferene do anodo. E geral, na odulação e alo nível, ua grande poênia de áudio é requerida para produzir a odulação; assi, o sisea de alo nível é, definiivaene, desvanajoso. Por ouro lado, se algu eságio, exeo o eságio final é odulado, ada eságio seguine deve auenar a poênia das faixas laerais, be oo a poênia da poradora. Tabé, odos esses eságios subsequenes deve er largura de faixa sufiiene para as freqüênias das

25 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 5 Figura 05 Diagraa e bloos de u ransissor de AM. a odulação e alo nível. b odulação e baixo nível. faixas laerais. Adeais, oo na FIG. 05, odos esses eságios deve ser apazes de anipular as variações de apliude ausadas pela odulação, ais eságios, dessa fora, não pode ser e lasse C, e são, por onseguine, enos efiazes do que os aplifiadores e lasse C. Cada u dos dois siseas é viso endo ua grande vanage: baixa poênia odulane é requerida e u aso, aior efiiênia de aplifiação e RF o esboços de iruios ais siples no ouro aso. Finalene, enonra-se na práia que o aplifiador odulado e anodo ende a apresenar elhor efiiênia, baixa disorção e aior apaidade de anipular poênias do que o aplifiador odulado e grade. Por ausa dessas onsiderações, ransissores de radiodifusão de AM quase que, invariavelene, uiliza odulação e alo nível, e e ransissores de TV a odulação e grade e seu eságio final. Os ouros éodos são epregados e baixa poênia e ouras apliações, oo e geradores de AM e insruenos de eses e edidas.

26 WANDER RODRIGUES Aplifiadores lasse C, odulado e grade U aplifiador e lasse C pode ser odulado pela inrodução da ensão de odulação e série o a polarização de grade, oo ilusrado na FIG. 06. A ensão de odulação é superposa a polarização fixa de grade. Desa fora, a apliude oal de polarização é proporional a apliude do sinal odulane, e varia a ua veloidade igual a freqüênia do sinal odulane. Isso esá apresenado na FIG. 07, oo a ensão de RF é superposa à polarização oal. A orrene de plaa resulane, flui e pulsos oo apresenado, e a apliude de ada pulso, sendo proporional à polarização insanânea, assi, proporional à ensão insanânea de odulação. Coo na FIG. 04, a apliação desses pulsos a u iruio sinonizado produzirá a odulação e apliude. Figura 06 Aplifiador e lasse C, odulado e grade.

27 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 7 Coo apresena as foras de onda, o sisea funionará se disorção, apenas se a araerísia de ransferênia do riodo for perfeiaene linear. Por ausa dessa araerísia de ransferênia isso nuna poderá aoneer; a saída deverá ser u ano quano disorida, aior de fao, de que e aplifiadores odulado e plaa. Ese fao proporiona abé, que a efiiênia de plaa seja enor. Isso é produzido pela neessidade do arranjo nas ondições de enrada, oo apresenado na FIG. 07, ano que a orrene de grade não flui na ausênia de odulação, iso é, ano que odulação a 100% pode ser obida quando projeado, e é ausada pela geoeria da figura. Referênias sobre a operação do aplifiador lasse C osra que sua operação de áxia efiiênia é únia, quando a grade é levada ao liie, e oo esse não é o nosso aso, perde-se e efiiênia. Figura 07 Foras de onda de ensão de grade orrene de plaa para u aplifiador e lasse C, odulado e grade.

28 WANDER RODRIGUES 8 Por ausa dessas ondições de polarização, a áxia poênia de saída para u aplifiador odulado e grade é uio enor do que a obida o a esa válvula se esa não é odulada, ou se for odulada e plaa, oo será apresenado. As desvanagens da odulação e grade são onrabalançadas pela baixa poênia do sinal odulane neessária, e oparação o a odulação e plaa. Os harônios gerados, oo resulado da não linearidade, pode ser reduzidos pela operação do aplifiador e pushpull. Conudo, a odulação e grade não é epregada na geração de AM para ransissores, a enos que ouros faores eseja envolvidos, oo disuidos aneriorene Aplifiadores e lasse C, odulado e plaa Esse é o éodo padrão, e aplaene epregado na obenção de odulação e apliude, para radiodifusão e ouras apliações e ransissores de ala poênia. A ensão de áudio é apliada e série o a ensão de alienação de plaa, de u aplifiador e lasse C, do qual a orrene de plaa é, desa fora, variada de aordo o o sinal odulane. O aplifiador odulado dessa aneira, o ais freqüeneene, é o aplifiador final de poênia do ransissor, ais siplesene denoinado de final ou de PA. Figura 08 Ciruio equivalene do odulador e plaa.

29 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 9 A saída do aplifiador do sinal odulane pode ser apliada ao PA por eio de dois eleenos de aoplaeno: u hoque de áudio, X AF, ou u ransforador de saída de áudio, ou ransforador de odulação. O iruio equivalene da FIG. 08 aplia-se ao úlio desses éodos de odulação e plaa, as apenas u ransforador de odulação é usado hoje e dia. Esse sisea é, às vezes, denoinado de odulação e anodo B, iso é, odulação e anodo no aplifiador de poênia de saída e operação e lasse B do odulador, o úlio endo ransforador de saída. O ransforador perie o uso de u odulador e lasse B, proporionando boa efiiênia de áudio, e abé failiando a obenção de 100% de odulação, desde que a saída do odulador possa ser esalonado denro de u deerinado valor. Coo resulado dessas onsiderações, ese sisea de odulação é epregado e ua vasa aioria dos ransissores de radiodifusão de AM Triodo epregando ransforador de odulação O iruio equivalene da FIG. 08 foi ransforado para o iruio práio da FIG. 09 pela inlusão do ransforador de odulação o o seu ransforador de saída. Neuralização abé é apresenado, oo foi uilizado para o aplifiador odulado e grade, desde que, eraene, será neessária para eviar o efeio Miller nos riodos e alas freqüênias. Alienação e derivação do aplifiador e lasse C é apresenado, prinipalene, para siplifiar a explanação; ela poderá ou não ser usada na práia. Noe abé que, o enrolaeno seundário do ransforador de odulação é derivado para RF, que evia que algua pare desvie do iruio anque de saída pelo hoque de RF, X RF.

30 WANDER RODRIGUES 30 Figura 09 Aplifiador e lasse C a riodo, odulado e plaa. Vê-se que a esa fone de alienação Ebb é epregada para abos os PA e o odulador. Isso signifia que a ensão de saída de pio do odulador é feia enor do que Ebb para eviar disorção; u valor de V AF 0,7 Ebb é onsiderado u valor óio. Desde que a ensão priária de pio a pio do odulador seja agora de 1,4 Ebb, a ensão de áudio igual a Ebb é requerida para produzir odulação oplea; a relação do ransforador de sinonia nesse aso é de 1,4 : 1,0. Finalene, ebora ua fone de polarização fixa, E é apresenada na FIG. 09, auo-polarização poderá ser epregada e fora de polarização por esape, e de fao, resula e elhor operação oo ser apresenado.

31 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 31 Figura 10 Foras de onda da odulação e plaa. a - ensão de alienação de plaa. b - orrene de plaa resulane. - ensão de plaa, RF odulada. d - ensão de plaa oal. e - orrene de grade o polarização fixa. f - ensão de grade o polarização por esape. A prieira fora de onda da FIG. 10 apresena a ensão de plaa oal, apliada ao aplifiador e lasse C, e a segunda fora de onda apresena a orrene de plaa resulane. Esa é visa sendo ua série de pulsos

32 WANDER RODRIGUES 3 governados pela agniude ou apliude da ensão odulane, e enão, esses pulsos são apliados a u iruio anque; a fora de onda odulada da FIG. 10 é o resulado. O que aonee aqui, obviaene, é uio siilar ao que aoneeu o o aplifiador odulado e grade, exeo que o re de pulsos de orrene apropriado é obido por u éodo diferene, o qual abé, e oo virude apresenar-se ais linear. As úlias rês foras de ondas da FIG. 10 não são epregadas para expliar oo o iruio gera a onda de AM, as para desrever o oporaeno desse iruio. A fora de onda da FIG. 10d apresena a ensão oal apliada enre plaa e aodo, sendo obida pela superposição da ensão odulada de RF da FIG. 10, obinada o a ensão de alienação da FIG. 10a. No iruio da FIG. 09, a ensão de RF aparee aravés do priário da bobina do iruio anque, onde a ensão de alienação é desaoplada aravés do apaior de aoplaeno C. A iporânia da FIG. 10d é a de osrar oo uio aior do que Ebb a ensão de pio de plaa pode surgir. A 100% de odulação, de fao, o pio de ensão de RF não odulada é aproxiadaene de Ebb, e o pio do ilo posiivo de odulação auena para duas vezes. Desa fora, a ensão de plaa áxia pode auenar para aproxiadaene de 4 Ebb, no aplifiador odulado e plaa. Cuidados deve ser oados para assegurar que a válvula epregada seja apaz de resisir a esa ala ensão. A fora de onda da FIG. 10e, deonsra que a orrene de grade do aplifiador odulado varia durane o ilo da ensão odulane, ebora a ensão de RF não o faça. Quando a ensão de alienação de plaa ai para o pio negaivo do sinal odulane, a plaa é apenas oderadaene posiiva, e desde que a grade abé é forçada a fiar posiiva, a orrene de grade agora auena signifiaivaene. No pio posiivo do sinal odulane, a apliação é inversa, e a orrene ai. Noe que a variação não é senoidal, desde que a orrene auena, grandeene, exedendo a queda. Se essa siuação é levada se onrole, dois efeios desagradáveis resularão. O prieiro, a ondu-

33 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 33 ção pode ornar-se ua sobrearga, quando a orrene de grade auena, resulando e disorção na onda odulada de saída. Segundo, a grade do aplifiador de poênia eraene derreerá, o o aueno da orrene de grade. Dois raaenos são disponíveis, e a FIG. 10f osra o resulado do elhor dos dois. O prieiro, é er ua ondução o regulação pobre, ano que, a orrene de grade seja inapaz de auenar, ao passo que o elhor raaeno é o uso de polarização por esape, para ober siilar liiação a aquela epregada pelo liiador de apliude nos reepores de FM. Quando a orrene de grade ende agora a auenar, a polarização de grade abé auena, ornando ais negaiva e, desa fora, endendo a reduzir a orrene de grade. Para u valor iniial da orrene de grade u equilíbrio é agora onluído, ano que, ebora a orrene de grade onudo auene, esse aueno é uio enos araerizado e pode esar be denro de liies aeiáveis. No pio posiivo da odulação, a orrene de grade ender a air, as essa aída é agora reduzida por ua redução siulânea na polarização negaiva, ano que a fora de onda de orrene de grade agora vê-se seelhane a ua versão uio ahaada da FIG. 10e. E vez de ser onsane a ensão de grande, agora ela varia oo na FIG. 10f. Esse auxílio do proesso da odulação por ausa da grade e agora feio ais posiivo às vezes pelo pio da orrene de plaa. Assi, orna-se ais fáil de ober u valor alo de orrene da plaa e a disorção no pio posiivo da odulação é prevenida. Considerando sob u ouro pono de visa, a fora de onda da FIG. 10e é viso sendo uio siilar a onda de enrada para u aplifiador odulado e grade, oo na FIG. 07. Desa fora, eos u aplifiador grade-plaa odulado no qual, por esse eio, é ais efiiene e enos disorida sua fora de onda de saída.

34 WANDER RODRIGUES Aplifiador ransisorizado odulado Modernos ransissores de AM e ala poênia ende para o eprego de ransisores a baixo nível de poênia, ano que exiar ransisores de RF e AF são proessos ouns. Os eságios de saída, e geralene, os drives de seelhanes ransissores eprega válvulas; desde que nós viveos ua prioridade no raaeno de aplifiadores odulados valvulados. Conudo, isso não exingue a exisênia de ransissores oalene ransisorizados para apliações e baixa poênia, o uas pouas enenas de was de saída, obidos se ransisores e paralelos são epregados. Coo resulado, aplifiadores ransisorizados odulado é às vezes epregado; de ua oisa quase odos eles ê e ou, u aplifiador final e pushpull para a áxia poênia de saída. Os éodos de odulação para aplifiadores ransisorizados são, e onra parida os esos epregados o válvulas ano que odulação e oleor e base de u aplifiador ransisorizados e lasse C são populares, endo as esas propriedades e vanagens oo os seus orrespondenes iruios valvulados. O resulado é que, ais ua vez, a odulação e oleor é preferida freqüeneene. U iruio ípio é apresenado na FIG. 11. Modulação e oleor e vanagens sobre a odulação e base de elhor linearidade, aior efiiênia de oleor e aior poênia do sinal odulane. E adição, a sauração de oleor ipede 100 % de odulação de ser obida epregando soene odulação de oleor, assi, ua fora oposa de odulação é epregada e u núero de asos. A FIG. 11 apresena ua das alernaivas; aqui o driver, be oo o aplifiador de saída é odulado e oleor, as a pare que o iruio é análogo ao iruio valvulado. Oura alernaiva é epregar a odulação de oleor e base e u eso aplifiador. Ebora a polarização por esape possa ser epregada, ais ua vez para essa proposição; exise o perigo de que se a ação de pola-

35 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE 35 rização sufiiene é epregada para periir a odulação e base, a polarização ornar exessiva, e a poênia de saída airá. Coo resulado, siulânea odulação de base e oleor, seelhane FIG. 11, é preferível. Noe, finalene, que odulação e dreno e gae de aplifiadores FET s são igualene possíveis, e são epregados e alguns siseas. Figura 11 Modulação e oleor.

36 WANDER RODRIGUES 36 QUESTIONÁRIO DA UNIDADE II ASSUNTO: Modulação e Apliude Noe: N o : Tura: Para ada período abaixo enionado, analise seu oneúdo e arque F para ua siuação FALSA ou V para ua siuação VERDADEIRA. Jusifique ada resposa dada se verdadeira e faça a orreção para as resposas falsas. 01 -( ) A inforação ou sinal odulane esá presene nas faixas laerais, odifiando a apliude e a freqüênia desas oponenes. 0 - ( ) Quando odulaos ua poradora o ais de u sinal odulane, o índie de odulação resulane exede a unidade e sobreodulação oorrerá. 03 -( ) Co u faor de ério oderado, u iruio anque resaura a onda odulada, uilizando o proesso onheido oo efeio volane do iruio anque ( ) A odulação e grade apresena elhor efiiênia, baixa disorção e aior apaidade de anipular poênias. 05- ( ) Devido as ondições de polarização, a áxia poênia de saída para u aplifiador odulado e grade é uio aior do que a poênia obida o a esa válvula não odulada ( ) U hoque de áudio ou u ransforador de saída de áudio são as possibilidades de apliar o sinal odulane ao odulador e grade.

37 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE ( ) Para eviar o efeio Miller nos penodos e ala freqüênia, uiliza-se a neuralização nos oduladores e apliude ( ) Regulação pobre ou a polarização por esape de grade são os raaenos disponíveis para o onrole do aueno da orrene de grade durane o proesso de odulação ( ) Ua das vanagens da odulação e alo nível é requerer ua poênia de audiofreqüênia elevada, ua vez que a poênia das faixas laerais é por ela forneida ( ) Grande largura de faixa e poênia elevada são obidos o a odulação e plaa, odulação e alo nível ( ) A poênia édia oal da onda odulada e apliude independe do sinal odulane, apresenando seu valor áxio quando a 1, ( ) Quando odulaos ua poradora o ais de u sinal odulane, o índie de odulação resulane exede a unidade e sobreodulação oorrerá ( ) Aplifiadores lineares são uilizados para apliar a onda odulada gerada e u sisea de odulação e baixo nível ( ) O índie de odulação, a, é definido oo a relação enre as apliude áxias E /E.

38 WANDER RODRIGUES 38 Responda as quesões seguines objeivaene. Proure não opiar as resposas do exo, as apresenar a sua inerpreação para a quesão Defina odulação e apliude e índie de odulação. Use o esboço de ua fora de onda odulada e apliude senoidalene, para ajudar a expliar a definição. 0 - Deduza a relação enre a poênia de saída de u ransissor de AM e o índie de odulação. Ploe o resulado e u gráfio para valores de índie de odulação de zero ao valor áxio Aravés da expressão de valores insanâneos de ensão da onda de AM, deduza ua expresso para valores efiazes dessa onda Explique o a ajuda de foras de onda, oo u aplifiador e lasse C, odulado e grade gera u sinal de AM Use o diagraa do iruio e foras de onda apropriados para expliar oo u aplifiador e lasse C a riodo, odulado e plaa, é apaz de gerar u sinal de AM Porque é usado a polarização por esape de grade o a odulação e plaa? Explique, usando foras de ondas para osrar o que aonee se essa polarização não for uilizada? Quais as vanagens subsidiárias da uilização desse ipo de polarização? 07 - Co a ajuda do iruio de u aplifiador e lasse C, odulado e plaa usando u erodo, explique as preauções que deve ser oadas para assegurar a operação apropriada da grade sreen e seelhane iruio.

39 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE Quais as liiações básias dos aplifiadores ransisorizados odulados? Quando são uilizados? Exise algu iruio ransisorizado siilar oparado o os iruios valvulados? Cie-os O aplifiador e lasse C odulado e oleor pode experienar ua grande difiuldade quando ransisorizado. Qual é esa difiuldade? Coo pode ser resolvida? Mosre o o diagraa do iruio ua das soluções para esse problea Co o eprego de foras de ondas, explique oo u adequado re de pulso alienando u iruio anque ou iruio sinonizado resulará e ua onda de saída odulada e apliude Ua poradora de khz é odulada siulaneaene o 300 Hz, 800 Hz e khz, sinais de audiofreqüênia senoidais. Trae o espero de freqüênia, o espero de poênia e o espero de fase da onda odulada e apliude. 1 - U ransissor de AM na radiodifusão irradia 50,0 kw de poênia na poradora. Trae u gráfio osrando a variação de poênia do sinal de saída odulada, quando o índie de odulação varia de zero a seu valor áxio. No eso gráfio rae a variação da orrene de saída, sabendo que a arga desse ransissor é ua anena de 75 ohs de ipedânia Desreva o que oorre o a alienação de plaa no iruio aplifiador de RF quando proessa ua odulação e apliude o perenage de odulação aior do que 100 % Dada a equação e() 50 sen 18,65 x ,5 os 18,00 x ,5 os 19,30 x l0 5 de u sinal odulado que hega a anena de u reepor de AM. Pede-se: o índie de odulação, a equação do sinal odulane, a poênia édia dissipada sob ua arga de 100 Ω por esa onda, o faor de ério do iruio sinonizado de enrada do reepor.

40 WANDER RODRIGUES U sinal e o () 100 sen 6,8 x 10 6 é odulado e apliude por u sinal e () 10 os 5 x Sabendo que a onsane do odulador vale 0,8, pede-se: o índie de odulação, a poênia édia da onda odulada e apliude apliada a ua arga de 50 Ω, a poênia referene a ada faixa laeral, a expressão insanânea da onda odulada e apliude, os esperos de poênia, apliude e fase do sinal odulado e apliude Qual a aneira práia de deerinar o índie de odulação de ua onda odulada e apliude? 17 - Dê as rês represenações possíveis de ua onda odulada e apliude? 18 - Quais as aneiras possíveis de apliar o sinal odulane no odulador e plaa? 19 - U sinal de voz na faixa de 300 Hz a Hz o apliude de,0 V rs odula e apliude ua poradora de 630 khz e apliude de 0,0 V rs. Deerinar: a poênia édia dissipada e ua anena de ipedânia de 75 Ω, os esperos de freqüênia, poênia e fase do sinal odulado, a poênia édia dissipada na esa anena se o sinal for u A3J, a eonoia perenual de poênia uilizando o sisea A3J. 0 - Quais as vanagens práias do aplifiador e lasse C, odulado e plaa? 1 - Cie alguas das vanagens da uilização do ransforador de odulação. - Quais as vanagens da odulação e apliude e oleor sobre a odulação e base? 3 - Quando a odulação e grade será onsiderada oo odulação e alo nível? Jusifique. 4 - Quais as vanagens da odulação e alo nível?

41 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE Qual a finalidade do iruio anque na saída de odulador e apliude? 6 - Dados: e 1 () 10 os 6,8 x 10 3, e () 0 os 3,14 x 10 3, e () 50 os 3,14 x 10 6 e R 50 Ω. Para e 1 () odulando e (), pede-se: a equação do sinal odulado, a equação expandida e parelas ossenoidais do sinal odulado, a poênia édia da onda odulada, a poênia édia quando e 1 () e e () odula siulaneaene a poradora, a equação expandida quando e 1 () e e () odula siulaneaene a poradora. 7 - Explique a afiraiva: " A inforação esá onenrada nas faixas laerais do sinal odulado pelo sisea AM - A3". 8 - Desreva o proesso uilizado para edir o índie de odulação aravés das figuras rapezoidais. 9 - U sisea de AM possui: e o () 100 os ,555 x 10 3 e e () 5 os 1.566,37. Consane de proporionalidade k a 1,0. Pede-se: o valor da freqüênia e Herz da FLI e da FLS, o nível de ensão de pio nas faixas laerais, a expressão da onda odulada e apliude, onendo odos os eros.

42 WANDER RODRIGUES O diagraa abaixo represena u ransissor odulado e apliude para ua ransissão de so. Noear os bloos

43 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE Desreva a finalidade dos oponenes do odulador e apliude abaixo relaionados: C3 - TR1 - XRF - C L -

44 WANDER RODRIGUES 44 Bibliografia FILHO, Franiso Bezerra. Modulação, Transissão e Propagação de Ondas de Rádio. Disribuidora de Livros Éria Lda. KENNEDY, George Eleroni Couniaion Syses Seond Ediion, MGraw-Hill Kogakusha, Lda., MELO, Jair Cândido de. Prinípios de Teleouniações Ediora MGraw- Hill do Brasil, PINES, José e BARRADAS, Ovídio Cesar Mahado. Teleouniaçõees - Sisea de Muliplex Rio de Janeiro: Ebrael, Livros Ténios e Cienífios Lda., SHEINGOLD, Abraha Fundaenos de Radioénia Poro Alegre: Ediora Globo, 196. SILVA, Gilbero Ferreira Vianna Teleouniações - Sisea de Radiovisibilidade Rio de Janeiro: Ebrael, Livros Ténios e Cienífios Lda., 1979.

45 CEFET MG CURSO DE ELETRÔNICA UNIDADE 0 MODULAÇÃO EM AMPLITUDE Wander