Transmissão de Sinais Modulação e Demodulação de Sinais Analógicos Universidade Federal do Pará Faculdade de Computação Bacharelado em Ciência da Computação Fundamentos de Comunicação Digital

Introdução Sinais em alta frequência são mais fáceis de serem transmitidos que sinais de baixa frequência. O tamanho da antena para receber o sinal é diretamente proporcional ao comprimento da onda transmitida. c – velocidade da luz f – frequência do sinal

ELF SLF ULF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF Descrição Frequência Comprimento Onda ELF extremely low frequency 3Hz to 30Hz 100.000 km – 10.000 km SLF superlow frequency 30Hz to 300Hz 10.000 km – 1.000 km ULF ultralow frequency 300Hz to 3000Hz 1.000 km - 100 km VLF very low frequency 3kHz to 30kHz 100 km - 10 km LF low frequency 30kHz to 300kHz 10 km - 1 km MF medium frequency 300kHz to 3000kHz 1 km - 100 m HF high frequency 3MHz to 30MHz 10 0m - 10 m VHF very high frequency 30MHz to 300MHz 10 m - 1 m UHF ultrahigh frequency 300MHz to 3000MHz 1 m - 10 cm SHF superhigh frequency 3GHz to 30GHz 10 cm - 1 cm EHF extremely high frequency 30GHz to 300GHz 1 cm - 1 mm

Introdução Se fosse desejado transmitir ondas com freqüências equivalentes às freqüências de voz (20 Hz a 20 kHz), seriam necessárias antenas de proporções gigantescas (alguns quilômetros de comprimento). Foi necessário encontrar alguma forma de transmitir as informações usando ondas de alta freqüência.

Introdução A maioria dos sinais, da forma como são fornecidos pelo transdutor, não podem ser enviados diretamente através dos canais de transmissão. Conseqüentemente, uma onda portadora cujas propriedades são mais convenientes aos meios de transmissão, é modificada para representar a mensagem a ser enviada.

Características de um sinal sinal = A . sin( 2.π.f.t + φ) A = amplitude do sinal f = freqüência do sinal φ = fase do sinal

Sinal no Matlab t=0:0.001:1; f=10; A=1; fi = 0; sinal = A*sin(2*pi*f*t+fi); plot(t,sinal) fi = 0.5; sinal1 = A*sin(2*pi*f*t+fi); plot(t,sinal,t,sinal1) Altere gradativamente a amplitude A, a freqüência f e a fase do sinal e verifique os resultados.

Modulação A modulação é a alteração sistemática de uma onda portadora de acordo com a mensagem (sinal modulante), e pode incluir também uma codificação.

Modulação Para se transmitir informação através de um meio físico, utiliza-se uma onda com freqüência e potência adequadas para se propagar através do meio, denominada onda portadora. A informação vai codificada nesta onda através de técnicas de modulação. Existem três técnicas básicas de modulação: Modulação por Amplitude (AM) Modulação por Freqüência (FM) Modulação por Fase (PM)

Modulação por amplitude Modulação em Amplitude ou simplesmente AM (Amplitude Modulation), é a forma de modulação em que a amplitude de um sinal senoidal, chamado portadora, varia em função do sinal de interesse, que é o sinal modulador. A freqüência e a fase da portadora são mantidas constantes.

Modulação por amplitude

Modulação por amplitude Desvantagens Muito sensível a ruídos elétricos Largura de banda estreita Ineficiência Aproximadamente dois terços da potência de um sinal AM é concentrada na portadora, a qual não contém "inteligência". Um terço da potência está dentro das bandas laterais, as quais contém a inteligência do sinal. Somente 1/6 da potência de um transmissor é utilizada.

Modulação por amplitude

Matlab t=0:0.001:1; vd=8*cos(2*pi*5*t); vc=0.1*cos(2*pi*15*t); ft=vc.*vd; am=ft+vc; figure(1) plot(t,vd); figure(2) plot(t,vc); figure(3) plot(t,am); Altere gradativamente a freqüência do sinal vd. Altere gradativamente a amplitude do sinal vc

Modulação em freqüência FM Modulação em freqüência ou freqüência modulada (frequency modulation). Modalidade de radiodifusão que usa a faixa 87,5 Mhz a 108 Mhz. O FM dispõe de um sistema de envio de informação digital, o RDS (Radio Data System) que permite apresentar informações sobre a emissora sintonizada.

Modulação em freqüência - RDS AF (Alternate frequencies) Permite sintonizar um receptor de rádio de forma automática e é especialmente usado nos rádios dos automóveis. PS (Programme service) Permite visualizar no display do receptor um texto de até 8 caracteres. Normalmente as rádios utilizam o PS para mostrar o nome da estação e informações sobre a música ou o programa que está sendo transmitido. RT (Radio Text) Permite visualizar no display do receptor um texto de até 64 caracteres. Normalmente as rádios utilizam o RT para mostrar informações sobre o trânsito e notícias em geral. CT (Clock Time) Pode sincronizar um relógio digital de um receptor de rádio.

Modulação em freqüência - RDS EON (Enhanced Other Networks) Permite ao receptor detectar informações de trânsito. PI (Programme Identification) Código único que identifica a emissora. PTY (Programme Type) Este código define até 31 tipos de programa (PTY=1 - Notícias, PTY=6 – Drama), permitindo aos usuário a procura da emissora através do gênero desejado. REG (Regional) Esta funcionalidade é utilizada sobretudo em países onde as rádios nacionais apresentam programas regionais em alguns emissores. Ao ligar esta opção, o receptor de rádio sintoniza os emissores com programação regional sempre que se encontre dentro do raio de cobertura dos mesmos, em detrimento dos emissores que apresentam a emissão nacional. RT (Radio Text) Esta função permite às estações de rádio transmitir um texto de até 64 caracteres, que poderá ser estático (por exemplo, "slogans" da estação), ou dinâmico (exemplo: o artista e a música que está a ser transmitida na rádio).

Modulação em freqüência Desvantagem Efeito de captura Se existirem dois ou mais sinais de FM emitidos na mesma freqüência, o receptor de FM irá responder ao sinal de maior potência e ignorar os menores. Quantidade de espaço de freqüência que um sinal requer

Modulação por freqüência

Modulação por fase Utiliza-se um sinal para alterar a fase do sinal φ. Bastante complexa para ser detectada.

Modulação de fase com Matlab t = 0:0.001:1; vd = cos(2*pi*5*t); fm = cos(2*pi*15*t + vd); figure(1); plot(t,vd,); figure(2); plot(t,fm); figure(3); plot(t,vd,t,fm); Altere gradativamente a amplitude do sinal vd.

Demodulação Processo inverso da modulação, onde o sinal da onda portadora é retirado para utilização somente do sinal modulante.

Modulação de um sinal digital No caso dos sinais digitais, as modulações mais comuns são: Modulação por chaveamento de amplitude (Amplitude Shift Keying – ASK) Modulação por chaveamento de freqüência (Frequency Shift Keying – FSK) Modulação por chaveamento de fase (PhaseShift Keying – PSK)