Princípios de Comunicação Conceitos de FM (1ª. Parte)

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

2 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)

3 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

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

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

6 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]

7 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

8 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

9 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)

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

11 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

12 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

13 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)

14 Modulação em Freqüência (FM)
informação portadora sinal modulado

15 Modulação em Freqüência (FM)
tom modulante

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

17 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.

18 Modulação em Freqüência - FMFE

19 Modulação em Freqüência - FMFE

20 Modulação em Freqüência - FMFE

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

22 Modulação em Freqüência - FMFE
Potência média em FMFE

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

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

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

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

27 Modulação em Freqüência - FMFE

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

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

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

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

32 Modulação em Freqüência - FMFE

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

34 Modulação em Freqüência - FMFE

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

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

37 Modulação em Freqüência (FM)
índice de modulação FM

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

39 Modulação em Freqüência (FM)
Funções transcendentais Funções de Bessel

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

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

42 Modulação em Freqüência (FM)

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

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

45 Modulação em Freqüência (FM)

46 Modulação em Freqüência (FM)

47 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

48 Modulação em Freqüência (FM)
Potência média Banda Infinita

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

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

51 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

52 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

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

54 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

55 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

56 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

57 ~ 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

58 F I M