TELECOMUNICAÇÕES INFORMAÇÕES voz, tambor, fumaça, correio, telégrafo, distância voz, tambor, fumaça, correio, telégrafo, fax TV, internet, ... som imagem texto INFORMAÇÕES

VOCABULÁRIO BÁSICO Comunicação: transferência de sinais (informações) de um ponto (origem) a outro (destino), envolvendo a transmissão, a recepção e o processamento da informação. Sistema de Comunicação: conjunto de dispositivos (eletrônicos e eletromagnéticos) para transferência de informações (sinais elétricos e ópticos). Comunicação Analógica: informação codificada como um sinal analógico (onda eletromagnética com amplitude, freqüência ou fase) variando no tempo. Comunicação Digital: informação codificada como um sinal digital (níveis eletromagnéticos, discretos altos ou baixos) variante no tempo.

SISTEMA DE COMUNICAÇÃO Transmissor: transforma a informação em sinal para vencer a distância até o receptor. Meio de Transmissão: transporta o sinal do transmissor (fonte) ao receptor (destino). Responsável pelo desempenho e pelo tipo de transmissor e receptor utilizado. Receptor: resgata a informação presente no sinal e o transforma no formato original.

SISTEMA DE COMUNICAÇÃO Fonte de Informação Sistema de Comunicação Destino Transmitida Recebida Fonte de Informação: origem da mensagem ou informação na forma de som, imagem ou texto. Destino: local onde a informação será recebida e utilizada. Sistema de Comunicação: transporta a informação da fonte ao destino, preservando as suas características.

SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES SINAIS ELÉTRICOS Sistemas via Cabos: utiliza cabos condutores (linhas de transmissão) para guiar as informações (sinais elétricos ou ópticos). Confiabilidade de operação, pouca flexibilidade para ampliação, altos custos de implantação e operação. Exemplos: telefonia fixa, TV a cabo, redes locais (LAN´s). Sistemas via Rádio: utiliza o espaço como meio de transmissão. Grandes distâncias, equipamentos complexos, confiabilidade dependente da propagação das OEM, flexibilidade para ampliação e baixos custos de implantação e operação. Exemplos: radio, TV, telefonia móvel, redes remotas (WAN´s).

COMPARAÇÕES SISTEMA CARACTERÍSTICAS Cabo (LT) Rádio (OEM) implantação do sistema flexibilidade de expansão distâncias indicadas investimentos (redes e centrais) custo operacional comunicação móvel confiabilidade complexa pouca urbanas (curtas) maiores alto inviável excelente simples muita qualquer menores baixo viável baixa

SISTEMAS VIA RÁDIO INFORMAÇÃO alto-falante vídeo TRANSDUTOR microfone câmera TRANSDUTOR sinal (modulante) recuperado sinal modulante OSCILADOR (PORTADORA) DEMODULADOR MODULADOR sinal (modulado) selecionado sinal modulado AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA AMPLIFICADOR SINTONIZADO OEM sinal transmitido sinais captados LT LT

TRANSDUTORES, MODULADORES E DEMODULADORES TRANSDUTORES convertem o sinal original (som, imagem, texto) em sinais elétricos, e vice-versa. Transdutores eletroacústicos: microfones e alto-falantes. MODULADORES tornam adequados os sinais elétricos dos transdutores para serem transmitidos em forma de ondas eletromagnéticas (modulação em amplitude, freqüência ou fase). DEMODULADORES recuperam a informação incorporada ao sinal modulado.

SISTEMAS VIA RÁDIO ONDAS ELETROMAGNÉTICAS (OEM´s): veículo para a informação entre o transmissor e o receptor. irradiação pelo espaço, dispensando meios físicos para transmissão.

Transmissão sonora direta em 20 kHz no ar !!! Antena da ordem de 15 km

Necessidades de Modulação Irradiação Uma irradiação eletromagnética eficiente necessita de antenas com dimensões físicas da ordem do comprimento de onda λ. Muitos sinais, especialmente os de áudio, possuem freqüências muito baixas, necessitando de estruturas muito grandes para uma irradiação direta.

MODULAÇÃO sinal elétrico (OEM) informação TRANSDUTOR MODULADOR sinal modulado w0 dentre outras MODULADOR amplitude fase freqüência sinal modulante wm onda portadora (w0>> wm) maior f → maior alcance menor l → menor antena antena grande baixo alcance ANTENA comprimento da ordem de l/4

MODULAÇÃO AM Modulação em Amplitude: caracteriza-se pela variação da amplitude da onda portadora com o nível do sinal que transporta a informação.

Modulação em amplitude: AM B A

Modulação em amplitude: AM B A caso extremo

Modulação em amplitude: AM B A caso extremo

Modulação em amplitude: AM – DSB modulação em amplitude: AM – Double Side Band

Modulação em amplitude: AM – DSB e(t) f

Modulação em amplitude: AM – DSB Sinal modulante contínuo B=banda passante

P Potência em um sinal : AM – DSB R R R Para determinar a potência em um sinal AM, considere a equação a seguir: 2 2 P 2 Vp Vrms 2 Vp R R 2 R Se esse sinal de tensão estiver presente em uma antena de impedância real efetiva R, então a potência de cada componente será determinada a partir de picos de tensão de cada sinal sinusoidal.

Pp Pbls Potência em um sinal : AM – DSB R Pp R R R 4 Sendo assim, para a portadora, temos : 2 Pp Ep 2 R E para cada uma das componentes das bandas laterais, temos: 2 Pp m . Ep 2 2 2 2 2 m . Ep m . Ep 2 2 4. 2 4 . 2 m . Pp Pbls R R R 4 Potência da Banda Lateral Superior Potência da Banda Lateral Inferior

Pp Pbls Pbli Ptotal Ptotal Ptotal Potência em um sinal : AM – DSB Pp A potência total é igual ao sómatório de todas as potências, ou seja, Pp + Pbls + Pbli . Vejamos: Pp Pbls Pbli Ptotal Ptotal 2 2 Pp m . Pp m . Pp 4 4 Ptotal 2 m Pp 1 2

Pp Ptotal Potência em um sinal : AM – DSB Pp 9 R 50 1 1 2 2 Ex: Determine a potência total do sinal AM, onde Ep = 30 Vp e m = 66,7%. A impedância efetiva da antena é de 50Ω. 2 2 Pp Ep 30 900 9 W 2 R 2 . 50 100 2 Ptotal 2 Pp m 0,667 1 9 1 11 W 2 2

Eficiência da portadora Eficiência do sinal : AM – DSB A eficiência é a razão entre um sinal de potência observado de um sistema e o sinal total de potência deste mesmo sistema. Para a modulação AM, a eficiência depende diretamente do índice de modulação m e pode ser calculada através da fórmula a seguir: 2 ᶯp m 100 % Eficiência da portadora 2 2 + m Assim para m=1, temos uma eficiência de potência de portadora de: 2 ᶯp 1 100 % 66,7 % 2 2 + 1

Modulação em amplitude: AM – DSB CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB Geram sinais AM – DSB a partir de um sinal de informação (sinal modulante) e uma onda portadora com freqüência muito maior do que o sinal modulante

CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB a) modulador quadrático a transistor vBE A curva característica do transistor seguirá o modelo exponencial, formando em um dado momento uma parábola. Este fenômeno é chamado de modulador quadrático Seu funcionamento baseia-se no aproveitamento da região quadrática , idealizada a parti da curva característica do transistor.

CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB b) modulador síncrono a diodo D1 = chave síncrona a f0

CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB c) modulador síncrono a transistor Seu funcionamento é idêntico ao modulador sincrono a diodo, porém o chaveamento é realizado pelo transistor que trabalha em estado de corte ou condução

Modulação em amplitude: AM TRANSMISSOR MODULADOR AM – DSB RECEPTOR DEMODULADOR AM – DSB

Modulação em amplitude: AM – DSB CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB Recuperam o sinal da informação (modulante)a partir do sinal AM – DSB recebido por uma antena.

CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB DETECTOR DE ENVOLTÓRIA Ao passar pelo diodo o sinal será retificado. Os elementos R e C serão responsáveis pela constante de tempo de descarga do capacitor O sinal EDC será facilmente extraído por um filtro acoplado em um estágio posterior ao detector de envoltória. A saída do detector apresentará a somatória de dois sinais, sendo um identificado como tensão contínua média (EDC) e o outro a senóide que transporta a informação.

Constante de tempo do detector de envoltória: CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB DETECTOR DE ENVOLTÓRIA: Cuidado Especial Saída desejável Constante de tempo do detector de envoltória: Se a constante de tempo for muito alta , a demodulação sofrerá deslocamento. Se a constante de tempo for muito baixa , haverá uma má filtragem da envoltória que carrega a informação. RC alta f<fm RC baixa f≈f0 Descolamento da envoltória Má filtragem da envoltória

CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB DETECTOR DE ENVOLTÓRIA Saída desejável freq. de corte de um FPB