Prof. Eduardo Leivas Bastos Teleprocessamento Análise de Sinais Prof. Eduardo Leivas Bastos elbastos@feevale.br Aula 03

dB e potência do sinal A potência de um sinal é um parâmetro importante em qualquer sistema de transmissão À medida que um sinal se propaga no meio, há perda ou atenuação da potência do sinal Para compensar essa perda existem amplificadores que podem ser inseridos em vários pontos É costume expressar ganho, perda e níveis relativos através da unidade decibel P1 P2 Meio Teleprocessamento

dB e potência do sinal NdB = 10log10(P2/P1) NdB = número de decibels Unidade relativa de medida utilizada usualmente em sistemas elétricos e eletrônicos para descrever ganho ou perda (atenuação) de potência NdB = 10log10(P2/P1) NdB = número de decibels P1 = nível de potência de entrada P2 = nível de potência de saída log10 = log base 10 Ex: sinal com potência de 10mW é inserido em um meio de transmissão e a potência de saída após uma certa distância é de 5mW. A perda pode ser expressa em: NdB = 10log10(5/10) = 10(-0.3) = -3dB Teleprocessamento

dB e potência do sinal 1) Calcule a perda de um sinal cuja potência de entrada é de 1000mW e a potência de saída é de 500mW. Compare o resultado com o exemplo anterior. O que pode ser deduzido? 2) Calcule o ganho de um sinal cuja potência de entrada é de 100W e de saída é de 10000W. 3) Um determinado sinal possui uma relação S/N (Sinal/Ruído) de 30dB. Calcule a potência do sinal (S) e também a potência do ruído (N) 4) Calcule a perda inserida em um meio de transmissão que atenua um sinal de 20mW para 5mW 5) Qual o ganho de um circuito se P2 = 4xP1? E P2 = 8P1? Teleprocessamento

Conceitos Básicos Informação Sinais eletromagnéticos Analógicos representado por Informação Sinais eletromagnéticos (voz, dados, imagem, vídeo) Analógicos Discretos (Digitais) Teleprocessamento

Terminologia Transmissão Simplex Unidirecional televisão Half-duplex Bidirecional alternadas no tempo rádio policial Full-duplex Ambas as direções ao mesmo tempo telefone Teleprocessamento

Sinais Eletromagnéticos Domínio Tempo (DT) Representação do sinal como uma função do tempo Domínio Freqüência (DF) Representação do sinal como uma função da freqüência “A representação do sinal no domínio freqüência é mais importante para o entendimento da transmissão de dados do sua representação no domínio tempo” Teleprocessamento

Sinais Eletromagnéticos (DT) Analógico Intensidade do sinal varia continuamente no tempo Não há descontinuidade ou interrupções no sinal Discretos A intensidade mantém um nível constante por algum período do tempo e depois se modifica para outro nível constante Um sinal discreto com apenas dois níveis distintos é chamado de sinal digital Teleprocessamento

Sinal Analógico suscetíveis a erros ocasionados por ruídos e interferências no meio de transmissão amplificadores podem ser utilizados para regeneração do sinal -> maior custo amplificadores também aumentam o ruído Teleprocessamento

Sinal Discreto menos suscetíveis a erros ocasionados por ruídos e interferências no meio de transmissão repetidores regeneram o sinal digital -> menos níveis -> menos erros ruídos não são repassados e a distorção é baixa Teleprocessamento

Por que Digital? Menor distorção e melhor detecção de erros na transmissão. Os amplificadores analógicos amplificam o ruído também. Avanços da eletrônica digital reduzem os custos. Circuitos analógicos são muito caros e difíceis de produzir e integrar em grande escala. Integração de vários tipos de dados (voz, vídeo, dados). Segurança (criptografia) e compressão facilitadas. Futuro será ótico -> meio de transmissão essencialmente digital Teleprocessamento

Sinais Eletromagnéticos (DT) Periódicos Padrão se repete no tempo Ex: onde senóide Aperiódicos Padrão que não se repete no tempo Ex: conversação telefônica Teleprocessamento

Sinais Analógicos e Discretos Teleprocessamento

Sinais Periódicos contínuo discreto Teleprocessamento

Seno - Sinal Periódico Fundamental Amplitude de pico (A) máximo valor ou força do sinal no tempo tipicamente medido em Volts (v) Frequência (f) taxa (em ciclos por segundo) na qual o sinal se repete medido em Hertz(Hz) = 1ciclo/s T (período) = 1/f (tempo de uma repetição do sinal) Fase () medida da posição relativa (em relação a alguma origem arbitrária) de um sinal no tempo Teleprocessamento

Seno - Sinal Periódico Fundamental S(t) = A sin (2ft +) Amplitude Freqüência Fase Teleprocessamento

Alguns exemplos de Senóide Teleprocessamento

Conceito - Domínio Frequência Os componentes do sinal são apenas ondas senoidais de freqüências f e 3f A segunda freqüência é múltipla da primeira Quando todos os componentes das freqüências são múltiplos de uma única freqüência, essa última é chamada de freqüência fundamental. O período do sinal total é igual ao período da freqüência fundamental Teleprocessamento

Teorema de Fourier Qualquer função periódica x(t), com um período T, pode ser representada através do somatório de senos e cossenos. Teorema de Fourier: f = 1/T = freqüência fundamental ak e bk: amplitude senos e cossenos da k-ésima harmônica Um sinal qualquer pode ser reconstituído conhecendo-se a sua série de Fourier, ou seja, conhecendo-se o período (T) e suas amplitudes. Teleprocessamento

Representação DF Representação de um sinal contínuo Representação de um sinal discreto Teleprocessamento

Conceitos DF Espectro do sinal Largura de banda do canal Representação das freqüências (componentes harmônicos) nas quais um determinado sinal contém energia Largura de banda do canal Representação das freqüências que não sofrem atenuação significativa do canal diferente para cada meio de transmissão influi na taxa de transmissão (bps) 1 2 3 4 f A Espectro sinal Largura de banda canal Transmissão Teleprocessamento

Adição de Harmônicas Teleprocessamento

Adição de Harmônicas Teleprocessamento

Espectro da Voz Teleprocessamento

Espectro Acústico Teleprocessamento

Largura de Banda do Canal Telefônico Voice-grade channel Canal artificialmente filtrado para transportar as freqüências mais significativas da voz humana Considerar a largura de banda do canal de voz = 3100Hz Bandas de segurança: tornam a largura de banda do canal = 4000Hz (4KHz) Teleprocessamento

Discussão 1) Diferencie sinal digital de sinal analógico 2) Diferencie sinal periódico de sinal aperiódico 3) Qual a largura de banda de um canal telefônico? 4) O que acontece se você toca um CD de alta qualidade em uma linha telefônica? 5) O que é espectro de um sinal? 6) Defina largura de banda de um canal 7) Explique os componentes de uma onda senoidal 8) Explique sucintamente o que representa o Teorema de Fourier 9) Qual o período de uma onda senoidal de 100KHz? Teleprocessamento

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