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Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 1.Introdução teórica A modulação em freqüência.

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1 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 1.Introdução teórica A modulação em freqüência consiste na variação da freqüência da portadora proporcionalmente ao sinal de informação. Dado o sinal modulador O sinal FM possui a seguinte expressão:onde: = índice de modulação em freqüência ou desvio máximo de fase.

2 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I m, f m = freqüência do sinal modulado c = freqüência da portadora sem modulação A freqüência instantânea é dada por: O parâmetro = K.E m, é denominado desvio de freqüência e corresponde ao valor máximo que pode ser acrescentado a c na constituição da freqüência instantânea. K é a constante do modulador. A decomposição em série de Fourier do sinal modulado FM é representada pela expressão: Onde J n são as funções de Bessel de ordem n e dependem do valor de. A largura de faixa (B), mínima necessária para a transmissão do sinal FM é: B = 2.n.f m

3 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I Onde fm é a máxima freqüência do sinal modulador e n é o número de bandas laterais para cada lado da portadora. Limita-se a largura de faixa, fazendo-se n = +1, portanto: B = 2.( +1).fm Como o índice de modulação em freqüência é = / m = f/fm Tem-se: e Parte Prática Parte 1: Modulação em freqüência e Fase Objetivo: Descrever a Modulação em Freqüência e um circuito Modulador FM. Descrever a Modulação em Fase e um circuito Modulador de Fase. Conhecer e utilizar os blocos: VCO-LO, Modulador de Fase, Detector de Quadratura

4 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I Equipamento necessário: - Bastidor F.A.C.E.T. - Placa de Comunicações Analógicas - Osciloscópio duplo canal - Gerador de Sinais - Multímetro Digital Procedimento Modulação Angular inclui Modulação em Fase (PM) e Modulação em Freqüência (FM)

5 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I A)Modulação em Freqüência (FM):

6 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I Um sinal de FM é gerado com o bloco VCO-LO Circuito VCO-LO

7 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 1. Colocar um jumper no VCO-LO na posição 452kHz. Ajustar o potenciômetro de amplitude totalmente para o sentido horário. 2. Conectar o canal 2 do osciloscópio na saída OUT (FM) do VCO-LO. 3. Conectar o multímetro na escala de CC no ponto T (teste) do bloco VCO-LO

8 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 4. Ajustar a fonte negativa para –4Vcc em T. 5. Conectar o canal 1 do Osciloscópio ao ponto T. 6. Medir a freqüência do sinal do canal 2, com o sincronismo pelo canal 2.

9 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 7. Variar a tensão da fonte negativa e verificar a variação da freqüência do sinal do canal Medir o desvio de freqüência ( f) da tensão de saída do VCO-LO para uma variação na tensão de entrada no ponto T, em 1Vcc (-4Vcc para -3Vcc). 9. Conectar o gerador de sinais com 2Vpp, 5kHz (fm), na entrada M do VCO-LO.

10 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 10. Verificar a forma de onda da saída do VCO-LO no canal 2 do osciloscópio, com o sincronismo pelo canal Verificar a forma de onda da saída do VCO-LO no canal 2 do osciloscópio, com o sincronismo pelo canal 1. Atuar na escala de tempo do osciloscópio para visualizar o sinal modulador. 12. Calcular o índice de modulação ( = f/fm), onde f é o valor medido no ítem Calcular a largura de faixa necessária para esse sinal: B = 2.( + 1). fm

11 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I A)Modulação em Fase (PM): Um sinal PM é gerado com o bloco Modulador de Fase As entradas do Modulador são: Uma portadora de 452kHz e um sinal modulador de 5kHz O ponto T, permite medir a tensão da fonte positiva de 0 a 10V. O terminal entre o modulador e o limitador, permite monitorar o sinal PM, antes que seja limitado.

12 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I Circuito do Modulador de Fase Circuito limitador

13 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I Efeito do limitador 14. Inserir um jumper no bloco VCO-LO, na posição 452kHz.

14 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 15. Conectar a saída OUT (FM) do bloco VCO-LO no ponto C do Modulador de Fase. 16. Conectar o canal 1 do Osciloscópio, também ao ponto C do Modulador de Fase. 17. Ajustar a saída do bloco VCO-LO para um sinal de 600mV pp em C.

15 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 18. Conectar o voltímetro na escala de CC, no ponto T do bloco VCO-LO. 19. Ajustar o botão da fonte negativa, para obter-se –1,0 V em T, o que ajustará a freqüência do VCO-LO para aproximadamente 405kHz. 20. Conectar o canal 2 do Osciloscópio ao terminal localizado entre o Modulador e o Limitador.

16 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 21. Ajustar o botão da fonte positiva. Ajustar a variação de fase, de forma que o sinal de saída do Modulador (canal 2) esteja em fase com o sinal do VCO-LO (canal 1). 22. Enquanto observa o Osciloscópio, girar lentamente o botão da fonte positiva do bastidor para a direita e então para a esquerda. Variando a tensão da fonte positiva, simula-se uma mudança de amplitude do sinal modulador. O que pode-se observar ? 23. Ajustar a tensão da Fonte Positiva, de forma que os sinais dos canais 1 e 2, estejam em fase.

17 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 24. Aplicar um sinal modulador de 3V pp, 5kHz ao ponto M do modulador. Conectar o canal 1 do Osciloscópio em M. 25. Conectar o canal 2 do osciloscópio no terminal localizado entre o Modulador e o Limitador, com o sincronismo pelo canal 1. Verificar a forma de onda da saída. É possível obter o sincronismo do sinal ?

18 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 26. Conectar o canal 1 do osciloscópio em C, com o sincronismo pelo canal 1. O canal 1 então, mostra a portadora não modulada e o canal 2 mostra o sinal modulado em fase. 27. Conectar o canal 1 do Osciloscópio na saída do limitador. Compare os sinais na entrada e na saída do limitador.

19 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I Parte 2: Demodulação (Detector de Quadratura) Objetivo: - Entender a demodulação de um sinal de FM. -Descrever a operação de um detector de quadratura. Equipamento Necessário - Bastidor F.A.C.E.T. - Placa de Comunicações Analógicas - Osciloscópio duplo canal - Gerador de Sinais - Multímetro Digital

20 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I Procedimento a) Limitador e Deslocador de Fase Detector de Quadratura, composto pelos circuitos: limitador, deslocador de fase e detector de fase. Na saída do detector de fase obtém-se um sinal proporcional às variações de freqüência entre a portadora e o sinal modulado.

21 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I Na saída do detector de fase obtém-se um sinal proporcional às variações de freqüência entre a portadora e o sinal modulado. 1.Inserir um jumper na posição 452 kHz do bloco VCO-LO. 2. Conectar a saída OUT (FM) do bloco VCO-LO na entrada FM do bloco Detector de Quadratura. 3. Conectar o canal 1 do Osciloscópio na entrada FM do Detector de Quadratura.

22 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 4. Ajustar o sinal na portadora de FM para 500mV pp, através do potenciômetro do VCO-LO. 5. Verificar o sinal do canal 1. Deverá apresentar um sinal conforme a figura abaixo:

23 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 6. Conectar o canal 2 do Osciloscópio na saída do Limitador / Deslocador de Fase do bloco Detector de Quadratura. 7. Ajustar a freqüência do sinal de FM, atuando no botão da fonte negativa, até a forma de onda do canal 2, ter amplitude máxima (freqüência igual à de ressonância do filtro LC)

24 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 8. Qual é a diferença de Fase entre o sinal da portadora de FM não modulado no canal 1 e o sinal de saída do Limitador / Deslocador de Fase do canal 2 ? 9. Ajustar o botão da fonte negativa do bastidor para a direita e para a esquerda, com o objetivo de variar a freqüência do sinal de FM. Verificar os sinais de saída. Retornar a freqüência para o valor que dê a máxima amplitude na saída (canal 2).

25 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 10. Enquanto observa o sinal de saída do Limitador / Deslocador de Fase (canal 2 do osciloscópio), variar a amplitude do sinal de entrada, através do potenciômetro do bloco VCO-LO 11. Quando o sinal de entrada for reduzido, o sinal de saída do Limitador / Deslocador de Fase (canal 2 do osciloscópio), se torna uma onda senoidal ou outro tipo de sinal ?

26 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I b) Filtro e Detector de Fase O sinal de FM original e o sinal de FM defasado de 90 do limitador,são combinados no detector de fase. O detector de fase é um modulador balanceado. 12. Conectar o circuito e as pontas de prova do osciloscópio conforme figura abaixo:

27 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 13. Conectar o canal 2 do osciloscópio na saída do detector de fase. 14. Qual é o sinal de saída do Detector de Fase no canal 2 ? A freqüência soma ou diferença ? Por que ?

28 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 15. Qual é a componente diferença na saída do detector de Fase ? 16. Conectar o canal 1 do osciloscópio na entrada do limitador / deslocador de fase e conectar o canal 2 do Osciloscópio à entrada do Detector de Fase. Se necessário, ajuste a freqüência de FM, atuando no botão da fonte negativa, de forma que a diferença de fase entre os sinais de entrada nos canais 1 e 2, seja 90.

29 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 17. Conectar o multímetro na escala de CC na saída do Detector de Fase. Com uma diferença de fase de 90 entre os sinais de entrada, medir a tensão CC na saída do Detector de Fase. 18. Ajustar a diferença de fase entre os canais 1 e 2 para 135, conforme a figura abaixo, atuando no botão da fonte negativa. Com essa diferença de fase, medir a tensão CC na saída do Detector de Fase.

30 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 19. Ajustar a diferença de fase entre os canais 1 e 2 para 45, conforme a figura abaixo, atuando no botão da fonte negativa. Com essa diferença de fase, medir a tensão CC na saída do Detector de Fase. 20. Montar a tabela abaixo, com as tensões medidas : Diferença de fase entre os sinais de entrada Tensão CC na saída do Detector de Fase Diferença de tensão em relação à tensão à

31 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 21. Ajustar a diferença de fase entre os canais 1 e 2 para 45, conforme a figura abaixo, de volta para 90, atuando no botão da fonte negativa. 22. Agora a portadora de FM será modulada com um sinal modulador de 3kHz. Conectar o Gerador de Sinais na entrada (M) do bloco VCO-LO.

32 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 23. Conectar o canal 1 do Osciloscópio no ponto T do bloco VCO-LO. Sincronizar com o canal Ajustar o Gerador de sinais para 500mV pp no ponto T do bloco VCO-LO. 25. Conectar agora o canal 1 do Osciloscópio na entrada do Detector de Quadratura no ponto FM. Conectar o canal 2 do osciloscópio na saída do Limitador / Deslocador de Fase. Sincronismo pelo canal 1.

33 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 26. Comparar os sinais nas duas entradas do detector de fase. A fase do sinal no canal 2 está variando com relação ao sinal no canal 1 ? 27. Conectar o canal 1 do Osciloscópio na entrada M do bloco VCO-LO (sinal modulador). Conectar o canal 2 do osciloscópio na saída do detector de fase. Sincronizar com o canal 1. Observar as variações CC do sinal de saída no canal 2.

34 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I 28. Comparar o sinal modulador no canal 1 com as variações CC da saída de Detector de Fase no canal 2. Os sinais possuem a mesma freqüência ? O que você conclui ? 29. Conectar o canal 2 do Osciloscópio na saída do filtro, mantendo o sincronismo pelo canal O sinal recuperado no canal 2, varia com a amplitude e freqüência do sinal modulador no canal 1 ? Que sinal é esse ?

35 Experiência 9 - Modulação e Demodulação Angular Prof. Marcos S.V. & Paulo A. G. Laboratório de Comunicações I Não se esqueça de realizar agora o teste Sobre este módulo. Este Teste do Módulo deverá ser feito no próprio Laboratório sob a supervisão do professor. Ao finalizar o Teste do Módulo entregue suas respostas para o professor.


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