Princípios de Comunicação Conceitos de FM (1ª. Parte) Prof. Dr. Naasson Pereira de Alcantara Jr. Prof. Dr. Claudio Vara de Aquino UNESP - FE – DEE naasson@feb.unesp.br aquino@feb.unesp.br

MODULAÇÃO - recordando Processo que consiste em modificar uma das características da onda portadora, ou seja, sua amplitude, sua fase ou sua freqüência proporcionalmente ao sinal modulante ou modulador contendo a informação transmitida ou recebida. Vantagens: maior freqüência → maiores distâncias menor l → menores antenas (dimensões viáveis)

Conceitos de Modulação Modulação: adequação da informação (voz, dados etc) gerada por uma fonte, possibilitando uma transmissão viável e eficiente. Recebe duas entradas, e produz uma saída. INTERFERÊNCIA CONSTRUTIVA INFORMAÇÃO Sinal modulante modulação Sinal modulado Sinal da portadora

Conceitos de Modulação Modulação: alteração da onda portadora, proporcionalmente ao sinal modulante (informação) Alteração da onda portadora em:: Amplitude Freqüência Fase AM FM PM

Modulação Analógica Sc = Ac cos (θ) Portadora Genérica : Se Ac = Ac(t) - Modulação em Amplitude Freqüência Fase Se θ = θ (t) - Modulação Angular

Modulação Analógica Sc = Ac(t) cos(ω0t + Φ0) Sc = Ac cos[ω0t + Φ(t)] SINAL MODULANTE Modulação em Amplitude (AM): Modulação em Freqüência (FM): Modulação em Fase (PM): Sc = Ac(t) cos(ω0t + Φ0) Sc = Ac cos[ω0t + Φ(t)] Sc = Ac cos[ω(t).t + Φ0]

Modulação em Fase (PM) Interferência direta de w em(t) na fase instantânea do sinal modulado e(t) w(t) dt t PM: Phase Modulation

Modulação em Fase (PM) Interferência direta de em(t) na fase instantânea do sinal modulado e(t) w0t: fase instantânea da onda portadora (rad) CIRCUITO MODULADOR PM variações de em(t) KP variações de fase de f(t) → Df KP: constante de modulação em fase

Modulação em Fase (PM) Interferência direta de em(t) na fase instantânea do sinal modulado e(t) → avanço de fase de e(t) em relação a e0(t) → atraso de fase de e(t) em relação a e0(t) → e(t) em fase com e0(t)

Modulação em Fase (PM) Sinal modulador (modulante) Onda portadora atraso adiant. Sinal modulado (PM)

Modulação em Freqüência (FM) Interferência direta de em(t) na velocidade angular ou na freqüência instantânea do sinal modulado e(t) w t FM: Frequency Modulation

Modulação em Freqüência (FM) Interferência direta de em(t) na velocidade angular ou na freqüência instantânea do sinal modulado e(t) w0 = 2 p f0: freqüência da onda portadora (rad/s ou Hz) CIRCUITO MODULADOR FM variações de em(t) KF variações de freq. w(t) → Dw KF: constante de modulação em freqüência

Modulação em Freqüência (FM) Interferência direta de em(t) na velocidade angular ou na freqüência instantânea do sinal modulado e(t) → aumento da freq. em relação a e0(t) → diminuição da freq. em relação a e0(t) → manutenção da freq. de e0(t)

Modulação em Freqüência (FM) informação portadora sinal modulado

Modulação em Freqüência (FM) tom modulante

Modulação em Freqüência (FM) índice de modulação FM: desvio máximo de fase que sofre o sinal modulado. FM: Frequency Modulation

Modulação em Freqüência (FM) índice de modulação FM: desvio máximo de fase que sofre o sinal modulado. FM de Faixa Estreita – FMFE NBFM: Narrow Band Frequency Modulation Índice de modulação (b = Dwmax / wm) limitado Sinais modulados agrupados em faixa restrita de freqüências.

Modulação em Freqüência - FMFE

Modulação em Freqüência - FMFE

Modulação em Freqüência - FMFE

Modulação em Freqüência - FMFE w w0 w0 + wm w0 – wm

Modulação em Freqüência - FMFE Potência média em FMFE

Modulação em Freqüência - FMFE Potência média em FMFE p w w0 – wm w0 + wm w0

Modulação em Freqüência - FMFE Potência média em FMFE p w w0 – wm w0 + wm w0

Modulação em Freqüência - FMFE AM – DSB FMFE Rotação dos fasores das bandas laterais

Modulação em Freqüência - FMFE Quadratura entre a portadora e a soma das bandas laterais Pequena variação na amplitude

Modulação em Freqüência - FMFE

Modulação em Freqüência - FMFE CIRCUITO INTEGRADOR SOMADOR DEFASADOR MODUL. BALANC. OSCILADOR DE PORTADORA Sistema Armstrong de Modulação FMFE

Modulação em Freqüência - FMFE CIRCUITO INTEGRADOR Sistema Armstrong de Modulação FMFE

Modulação em Freqüência - FM Modulação em fase:PM Modulação em freqüência:FM A integração impede que a saída seja modulada em fase

Modulação em Freqüência - FMFE CIRCUITO INTEGRADOR MODUL. BALANC. OSCILADOR DE PORTADORA Sistema Armstrong de Modulação FMFE

Modulação em Freqüência - FMFE

Modulação em Freqüência - FMFE CIRCUITO INTEGRADOR MODUL. BALANC. SOMADOR OSCILADOR DE PORTADORA DEFASADOR Sistema Armstrong de Modulação FMFE

Modulação em Freqüência - FMFE

Modulação em Freqüência - FMFE CIRCUITO INTEGRADOR MODUL. BALANC. SOMADOR OSCILADOR DE PORTADORA DEFASADOR Sistema Armstrong de Modulação FMFE

Modulação em Freqüência (FM) Modulação em fase:PM Modulação em freqüência:FM

Modulação em Freqüência (FM) índice de modulação FM

Modulação em Freqüência (FM) FM de Faixa Larga – FMFL WBFM: Wide Band Frequency Modulation

Modulação em Freqüência (FM) Funções transcendentais Funções de Bessel

Modulação em Freqüência (FM) Friedrich Wilhelm Bessel sec. XIX Funções de Bessel de 1ª. espécie → gráfico ou tabela

Modulação em Freqüência (FM) Funções de Bessel de 1ª. espécie → gráfico ou tabela

Modulação em Freqüência (FM)

Modulação em Freqüência (FM) Funções de Bessel de primeira espécie

Modulação em Freqüência (FM) Funções de Bessel de 1ª. Espécie – propriedades: P1 P2

Modulação em Freqüência (FM)

Modulação em Freqüência (FM)

Modulação em Freqüência (FM) Espectro de amplitudes para FM de Faixa Larga f0 e f f0+fm f0–fm f0+2fm f0–2fm f0+3fm f0–3fm f0+4fm f0–4fm

Modulação em Freqüência (FM) Potência média Banda Infinita

Modulação em Freqüência (FM) Potência média prejuízo de 2 % Banda Limitada

Modulação em Freqüência (FM) LARGURA DE FAIXA OCUPADA PELO SINAL FM P largura limitada f n

Modulação em Freqüência (FM) LARGURA DE FAIXA OCUPADA PELO SINAL FM RADIODIFUSÃO COMERCIAL FCC Federal Communications Comission P f n fm ≤ 15 kHz Dfmax ≤ 75 kHz

Modulação em Freqüência (FM) Em TV: Imagem AM – VSB: Amplitude Modulation – Vestigial Side Band 0 ≤ f ≤ 0,75 MHz AM – DSB mais detalhes AM – VSB 0,75 MHz ≤ f ≤ 4 MHz AM – SSB Som FM Dfmax ≤ 25 kHz fm ≤ 15 kHz

Modulação em Freqüência (FM) LARGURA DE FAIXA OCUPADA PELO SINAL FM FCC P B = 2 (15 + 75) = 180 kHz radiodifusão comercial f n B = 2 (15 + 25) = 80 kHz som da TV

Modulação em Freqüência (FM) LARGURA DE FAIXA OCUPADA PELO SINAL FM ESPECTRO VHF 108 88 MHz 0,2 emissoras f banda de guarda: 20 kHz 75 50 emissoras em faixas alternadas Afastamento mínimo de 400 kHz Risco mínimo de interferências

Modulação em TV (imagem) AM – VSB: Amplitude Modulation – Vestigial Side Band 0 ≤ f ≤ 0,75 MHz AM – DSB mais detalhes AM – VSB 0,75 MHz ≤ f ≤ 4 MHz AM – SSB Som FM Dfmax ≤ 25 kHz fm ≤ 15 kHz

Modulação em TV (imagem) Imagem modulada em AM – VSB (Vestigial Side Band) e portadora transmitida FPA (0,75 MHz) f (MHz) SSB AM – DSB detector de envoltória Som modulado em FM: Dfmax ≤ 25 kHz, fm ≤ 15 kHz

~ Modulação em TV (imagem) S AM – VSB: Amplitude Modulation – Vestigial Side Band 0 ≤ f ≤ 0,75 MHz AM – DSB mais detalhes AM – VSB 0,75 MHz ≤ f ≤ 4 MHz AM – SSB ~ FILTRO SIMÉTRICO FPA MODUL. BALANC. S Facilita demodulação pelo detector de envoltória

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