AULA 5 Modulação em Amplitude EE –05 Princípios de Telecomunicações

Modulação Processo pelo qual alguma(s) característica(s) da portadora é(são) alterada(s), por uma forma de onda, chamada moduladora. Processo pelo qual alguma(s) característica(s) da portadora é(são) alterada(s), por uma forma de onda, chamada moduladora. Os sinais em banda base (banda de freqüências, conforme criada pela fonte) são deslocados em freqüência, através de processo de modulação. Os sinais em banda base (banda de freqüências, conforme criada pela fonte) são deslocados em freqüência, através de processo 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). 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).

Componentes de um sistema de modulação CW

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

Modulação em amplitude Seja um sinal senoidal, utilizado como portadora, definido por: Seja um sinal senoidal, utilizado como portadora, definido por: A c é a amplitude da portadora e f c é a sua freqüência. A c é a amplitude da portadora e f c é a sua freqüência. Seja m(t) o sinal em banda base que carrega a informação. O sinal AM pode ser descrito de forma geral por: Seja m(t) o sinal em banda base que carrega a informação. O sinal AM pode ser descrito de forma geral por:

Modulação em Amplitude K a é uma constante chamada de sensibilidade de amplitude do modulador responsável pela geração do sinal modulado. K a é uma constante chamada 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 chamado de percentagem de modulação. 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 chamado de percentagem de modulação.

Ilustração do processo de modulação em amplitude. (a) Sinal em banda base m(t). (b) Onda AM para | k a m(t) | 1 para algum t.

Modulação em amplitude Se a máxima freqüência do sinal for W, esta freqüência é chamada de largura de faixa do sinal. Uma condição necessária para que não haja distorções é que: Se a máxima freqüência do sinal for W, esta freqüência é chamada de largura de faixa do sinal. Uma condição necessária para que não haja distorções é que: A freqüência da portadora deverá ser muito maior do que a largura de faixa do sinal da mensagem. A freqüência da portadora deverá ser muito maior do que a largura de faixa do sinal da mensagem.

Modulação em Amplitude- Análise de Fourier Observando o sinal s(t) e fazendo a sua transformada de fourier temos que: Observando o sinal s(t) e fazendo a sua transformada de fourier temos que:

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

Modulação em Amplitude Para as freqüências positivas, a máxima freqüência é f c +w e a menor é f c -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: Para as freqüências positivas, a máxima freqüência é f c +w e a menor é f c -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:

Modulação em Amplitude Vantagens e Desvantagens Vantagens: Vantagens: - Simplicidade de implementação no modulador e no demodulador. Desvantagens: Desvantagens: - Desperdício de potência, devido ao fato de que a portadora é completamente independente do sinal modulador, assim, gasta-se potência para transmitir a portadora. - Desperdício em largura de faixa devido ao fato de que não há a necessidade de transmitir ambas as bandas a fim de obtermos o sinal

Modulação em Amplitude Soluções Para se melhorar o desempenho da modulação em amplitude, é possível: Para se melhorar o desempenho da modulação em amplitude, é possível: a) Suprimir a portadora; b) Modificação da banda lateral da onda AM; Essas modificações aumentam a complexidade do sistema em troca de melhor uso dos recursos de comunicação.

Modulação Linear Um sinal de modulação linear pode ser escrito na seguinte forma: Um sinal de modulação linear pode ser escrito na seguinte forma: s I (t) é chamado de componente em fase do sinal modulado; s I (t) é chamado de componente em fase do sinal modulado; s Q é chamado de componente em quadratura do sinal modulado s Q é chamado de componente em quadratura do sinal modulado

Modulação linear Dependendo de como os componentes s I (t) e s Q (t) estão definidos, podemos identificar três tipos de modulação linear envolvendo um sinal de mensagem: Dependendo de como os componentes s I (t) e s Q (t) estão definidos, podemos identificar três tipos de modulação linear envolvendo um sinal de mensagem: a) AM DSB (Double Side Band) com portadora suprimida; b) AM SSB (Single Side Band), neste caso somente a banda superior ou inferior é transmitida c) Modulação vestigial, um vestígio de um banda é transmitido juntamente com a versão correspondente modificada da outra banda.

AM - DSB Double Side Band com portadora suprimida Double Side Band com portadora suprimida Neste tipo de modulação, o sinal modulante é multiplicado pelo modulador, como se observa abaixo: Neste tipo de modulação, o sinal modulante é multiplicado pelo modulador, como se observa abaixo:

AM-DSB – Análise de Fourier O sinal s(t) é dado por: O sinal s(t) é dado por: Cuja transformada de Fourier é dada por: Cuja transformada de Fourier é dada por:

Detecção coerente ou demodulação síncrona O sinal modulado pode ser recuperado através de um processo de detecção coerente. O sinal modulado pode ser recuperado através de um processo de detecção coerente. Este processo consta de multiplicar o sinal modulado por um sinal de mesma freqüência e fase do sinal modulado. Este processo consta de multiplicar o sinal modulado por um sinal de mesma freqüência e fase do sinal modulado. Para tal, o oscilador local do sinal de demodulação deve estar sincronizado com o sinal modulado. Para tal, o oscilador local do sinal de demodulação deve estar sincronizado com o sinal modulado.

Detecção coerente ou demodulação síncrona Analisemos o caso geral onde há uma diferença de fase . Analisemos o caso geral onde há uma diferença de fase .

Detecção coerente ou demodulação síncrona Através de um filtro passa baixas obtem-se o sinal: Através de um filtro passa baixas obtem-se o sinal:

Demodulação AM-DSB Costas Loop

Multiplexação em quadratura Processo que permite multiplexar dois sinais diferentes, utilizando a mesma largura de faixa e recuperá-los depois utilizando a demodulação síncrona. Este processo também é chamado de QAM (Quadrature Amplitude Modulation) Processo que permite multiplexar dois sinais diferentes, utilizando a mesma largura de faixa e recuperá-los depois utilizando a demodulação síncrona. Este processo também é chamado de QAM (Quadrature Amplitude Modulation)

Sistema QAM. (a) Transmissor. (b) Receptor. Necessário o envio de um sinal piloto fora da banda de passagem do sinal modulado para a sincronização.

Modulação SSB (Single Side Band) Melhora a eficiência do sistema, transmitindo somente a banda lateral superior ou inferior (USB – Upper Side Band ou LSB-Lower Side Band). Melhora a eficiência do sistema, transmitindo somente a banda lateral superior ou inferior (USB – Upper Side Band ou LSB-Lower Side Band). A complexidade é aumentada pelo fato de que filtros com corte bem acentuado são necessários, bem como translações de freqüência intermediárias desde a banda base até a freqüência. A complexidade é aumentada pelo fato de que filtros com corte bem acentuado são necessários, bem como translações de freqüência intermediárias desde a banda base até a freqüência.

SSB

Geração de sinais SSB

Geração de sinais SSB -

SSB – Demodulação Dado um sinal v m (t) modulador, demonstra-se que um sinal SSB é do tipo: Dado um sinal v m (t) modulador, demonstra-se que um sinal SSB é do tipo: Pode-se demodular o sinal através de demodulação síncrona, ou seja, multiplicá-lo por um sinal de mesma freqüência, tal como se vê abaixo: Pode-se demodular o sinal através de demodulação síncrona, ou seja, multiplicá-lo por um sinal de mesma freqüência, tal como se vê abaixo:

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

Modulação Vestigial - Espectro

Esquema de geração de modulação vestigial.

Receptores AM

Receptor Supereteródino