Princípios de Comunicação Conceitos de FM (2ª. Parte)

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1 Princípios de Comunicação Conceitos de FM (2ª. 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 eficiente. Recebe duas entradas, e produz uma saída. INTERFERÊNCIA CONSTRUTIVA INFORMAÇÃO Sinal modulante modulação Sinal modulado Onda portadora

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

5 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]

6 Modulação em Freqüência (FM)
Interferência direta de em(t) na velocidade angular ou na freqüência instantânea do sinal modulado e(t) → freqs. iguais para e(t) e e0(t) → aumento da freq. de e(t) em relação a e0(t) → diminuição da freq. e(t) em relação a e0(t) l variando no tempo

7 Modulação em Freqüência (FM)

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

9 Modulação em Freqüência (FM)
Interferência direta de em(t) na velocidade angular (ou na freqüência) instantânea do sinal modulado e(t) KF KF: constante de modulação em freqüência variações de em(t) variações de freq. w(t) CIRCUITO MODULADOR FM

10 Modulação em Freqüência (FM)
índice de modulação FM

11 Modulação em Freqüência (FM)
Funções de Bessel

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

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

14 Modulação em Freqüência (FM)

15 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

16 Modulação em Freqüência (FM)
Potência média Banda Infinita

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

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

19 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

20 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

21 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

22 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

23 Modulação em Freqüência (FM)
Transmissão por Ondas EletroMagnéticas Ruídos na comunicação – sempre presente eN f Relação sinal / ruído Aumenta com a freqüência

24 Modulação em Freqüência (FM)
PREÊNFASE e DEÊNFASE TRANSMISSÃO REFORÇAR SINAL EM ALTAS FREQUENCIAS ENFATIZAR O SINAL MODULANTE RECEPÇÃO ATENUAR RUÍDOS EM ALTAS FREQUENCIAS DESFAZER A ENFATIZAÇÃO DO SINAL MODULANTE

25 Modulação em Freqüência (FM)
PREÊNFASE REFORÇAR SINAL EM ALTAS FREQUENCIAS ENFATIZAR O SINAL NA TRANSMISSÃO ganho do circuito C: curto sem enfatização C: aberto

26 Modulação em Freqüência (FM)
PREÊNFASE REFORÇAR SINAL EM ALTAS FREQUENCIAS ENFATIZAR O SINAL NA TRANSMISSÃO Freqüências de corte início final

27 Modulação em Freqüência (FM)
PREÊNFASE REFORÇAR SINAL EM ALTAS FREQUENCIAS ENFATIZAR O SINAL NA TRANSMISSÃO Freqüências de corte FCC:Federal Communications Comission JIS:Japanese Industrial Standard

28 Modulação em Freqüência (FM)
DEÊNFASE DESFAZER A ENFATIZAÇÃO DO SINAL NA RECEPÇÃO ganho do circuito início

29 Modulação em Freqüência (FM)
PREÊNFASE e DEÊNFASE REFORÇAR SINAL EM ALTAS FREQUENCIAS ENFATIZAR O SINAL MODULANTE ATENUAR RUÍDOS EM ALTAS FREQUENCIAS DESFAZER A ENFATIZAÇÃO DO SINAL MODULANTE preênfase em G0 + 3 dB deênfase em – 3 dB f1

30 Modulação em Freqüência (FM)
Sinal da informação Curva de preênfase Informação preenfatizada Ruído Informação preenfatizada com ação do ruído Curva de deênfase Informação deenfatizada com o ruído atenuado

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

32 Modulação em Freqüência (FM)
índice de modulação FM

33 Modulação em Freqüência (FM)
Interferência direta de em(t) na velocidade angular ou na freqüência instantânea do sinal modulado e(t) CIRCUITO MODULADOR FM KF KF: constante de modulação em freqüência variações de em(t) variações de freq. w(t)

34 Modulação em Freqüência (FM)
Determinação da constante do circuito modulador KF b, Df, ... v CIRCUITO MODULADOR FM EM TESTE OSCILADOR DE PORTADORA osciloscópio

35 Modulação em Freqüência (FM)
Determinação da constante do circuito modulador KF b, Df, ... FILTRO MEC. FPF(f0) CIRCUITO MODULADOR FM EM TESTE osciloscópio wm fixa ~ OSCILADOR DE PORTADORA Apagamento da portadora → EFM máximo no osciloscópio Em aum. → b aum. até que E=0

36 OSCILADORES oscilação CIRCUITO SINTONIZADO

37 + OSCILADORES Amplificador com realimentação positiva
Entrada: tensão contínua Saída: tensão alternada + ganho de malha fechada

38 + OSCILADORES oscilação Amplificador com realimentação positiva
Entrada: tensão contínua Saída: tensão alternada + oscilação ganho infinito

39 OSCILADORES oscilação CIRCUITO SINTONIZADO

40 OSCILADORES + – AMPLIFICADOR eFM(t) em(t) Oscilador a três impedâncias
Sinal de FM obtido pelo Oscilador Hartley Oscilador a três impedâncias Varicap ou Varactor diodo com capacitância variável + –

41 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO Sinal de FM obtido pelo Oscilador Hartley

42 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO R1, P1, R2: polarização Vp em torno de C0 – região linear choque de RF Vp + em(t) no varicap

43 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO onda portadora modulação

44 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES Método Direto freqüência de ressonância de um oscilador Método Indireto multiplicação de freqüência heterodinação Método Digital PFM (Pulse Frequency Modulation)

45 OSCILADORES + – AMPLIFICADOR eFM(t) em(t) Oscilador a três impedâncias
Sinal de FM obtido pelo Oscilador Hartley Oscilador a três impedâncias Varicap ou Varactor diodo com capacitância variável + –

46 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO Sinal de FM obtido pelo Oscilador Hartley

47 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO portadora

48 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO

49 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO

50 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO Variações lineares (pequenas) do varicap em torno de C0 Modulação em freqüência – FM

51 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO Modulação em freqüência – FM declividade negativa

52 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL Onda quadrada Filtragem da fundamental Modulação em frequência Sinal modulante informação

53 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL MULTIVRIBADOR ASTÁVEL T1 saturado → vA = vB ≈ 0 → T2 cortado RC2C2 leva vD a + VCC RB2C1 leva vB a 0,7 V → T2 saturado vD = 0 e vC = – VCC → T1 cortado RC1C1 leva vA a + VCC RB1C2 leva vC a 0,7 V → T1 saturado O,7 V T1 conduz C1 descarregado c.i.:

54 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL MULTIVRIBADOR ASTÁVEL T1 saturado → vA = vB ≈ 0 → T2 cortado RC2C2 leva vD a + VCC RB2C1 leva vB a 0,7 V → T2 saturado vD = 0 e vC = – VCC → T1 cortado RC1C1 leva vA a + VCC RB1C2 leva vC a 0,7 V → T1 saturado 0,7 V – VCC

55 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL MULTIVRIBADOR ASTÁVEL T1 saturado → vA = vB ≈ 0 → T2 cortado RC2C2 leva vD a + VCC RB2C1 leva vB a 0,7 V → T2 saturado vD = 0 e vC = – VCC → T1 cortado RC1C1 leva vA a + VCC RB1C2 leva vC a 0,7 V → T1 saturado 0,7 V – VCC

56 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL MULTIVRIBADOR ASTÁVEL T1 saturado → vA = vB ≈ 0 → T2 cortado RC2C2 leva vD a + VCC RB2C1 leva vB a 0,7 V → T2 saturado vD = 0 e vC = – VCC → T1 cortado RC1C1 leva vA a + VCC RB1C2 leva vC a 0,7 V → T1 saturado onda quadrada na saída

57 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL MULTIVRIBADOR ASTÁVEL

58 MULTIVIBRADOR ASTÁVEL
Modulação em Freqüência (FM) CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL MULTIVIBRADOR ASTÁVEL COM GERADORES DE CORRENTE carga acumulada tensão armazenada Dt = t1 T

59 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL KI : condutância Dt = t1 T

60 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL EMISSOR COMUM amplificador p/ peq. sinais com inversão de fase seguidor de emissor FPF(f0) multivibrador astável T3 e T4 fontes de corrente

61 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL T3 e T4 fontes de corrente b grande → IE ≈ IC = I R4=R5=RE VP = polarização VCONT = VP + [ – em(t) ] VCC – VCONT = vEB + IRE

62 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL R4=R5=RE Hz / V

63 Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS DEMODULADORES Detector de inclinação Detector de inclinação balanceado Detector Foster–Seeley Detector de relação

64 F I M