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PublicouAntônia Caiado Beretta Alterado mais de 8 anos atrás
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Princípios de Comunicações Conceitos de FM (3ª. Parte)
Prof. Dr. Naasson Pereira de Alcantara Jr. Prof. Dr. Claudio Vara de Aquino UNESP - FE – DEE
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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)
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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 Sinal da portadora
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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]
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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
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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) KP: constante de modulação em fase
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Modulação em Fase (PM) Sinal modulador (modulante) Onda portadora
atraso adiant. Sinal modulado (PM)
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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
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Modulação em Freqüência (FM)
Interferência direta de em(t) 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) KF: constante de modulação em freqüência
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Modulação em Freqüência (FM)
Interferência direta de em(t) na freqüência instantânea do sinal modulado e(t) → aumento da freq. de e(t) em relação a e0(t) → diminuição da freq. e(t) em relação a e0(t) → freqs. iguais para e(t) e e0(t) l variável no tempo
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Modulação em Freqüência (FM)
informação portadora sinal modulado
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Modulação em Freqüência - FM
Modulação em fase:PM Modulação em freqüência:FM
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Modulação em Freqüência (FM)
tom modulante
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Modulação em Freqüência (FM)
índice de modulação FM: desvio máximo de fase que sofre o sinal modulado. FM: Frequency Modulation
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Modulação em Freqüência (FM)
Funções transcendentais Funções de Bessel
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Modulação em Freqüência (FM)
Funções de Bessel de 1ª. espécie → gráfico ou tabela
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Modulação em Freqüência (FM)
Funções de Bessel de primeira espécie
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Modulação em Freqüência (FM)
Funções de Bessel de primeira espécie
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Modulação em Freqüência (FM)
Funções de Bessel de 1ª. Espécie – propriedades fundamentais: P1 P2
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Modulação em Freqüência (FM)
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Modulação em Freqüência (FM)
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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
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Modulação em Freqüência (FM)
Potência média Banda Infinita
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Modulação em Freqüência (FM)
Potência média prejuízo de 2 % Banda Limitada
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Modulação em Freqüência (FM)
LARGURA DE FAIXA OCUPADA PELO SINAL FM P largura limitada f n
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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
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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
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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
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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
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Modulação em Freqüência (FM)
Transmissão por OEM Ruídos inerentes na comunicação eN f Relação sinal / ruído O ruído aumenta com a freqüência
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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
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Modulação em Freqüência (FM)
PREÊNFASE REFORÇAR SINAL EM ALTAS FREQUENCIAS ENFATIZAR O SINAL NA TRANSMISSÃO ganho do circuito sem enfatização
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Modulação em Freqüência (FM)
PREÊNFASE REFORÇAR SINAL EM ALTAS FREQUENCIAS ENFATIZAR O SINAL NA TRANSMISSÃO Freqüências de corte início C: curto final C: aberto
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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
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Modulação em Freqüência (FM)
DEÊNFASE DESFAZER A ENFATIZAÇÃO DO SINAL NA RECEPÇÃO ganho do circuito
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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
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Modulação em Freqüência (FM)
Determinação da constante do circuito modulador KF b, Df, ... v CIRCUITO MODULADOR FM EM TESTE OSCILADOR DE PORTADORA osciloscópio
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Modulação em Freqüência (FM)
Determinação da constante do circuito modulador KF b, Df, ... FPF(f0) osciloscópio CIRCUITO MODULADOR FM EM TESTE FILTRO MEC. wm fixa ~ OSCILADOR DE PORTADORA Apagamento da portadora → E máximo no osciloscópio Em aum. → b aum. até que E=0
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+ OSCILADORES Amplificador com realimentação positiva
Entrada: tensão contínua Saída: tensão alternada + ganho de malha fechada
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+ OSCILADORES oscilação Amplificador com realimentação positiva
Entrada: tensão contínua Saída: tensão alternada + oscilação ganho infinito
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OSCILADORES oscilação CIRCUITO SINTONIZADO
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OSCILADORES + – AMPLIFICADOR eFM(t) em(t) choque de RF
Sinal de FM obtido pelo Oscilador Hartley choque de RF Oscilador a três impedâncias Varicap ou Varactor diodo com capacitância variável + –
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Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO R1, P1, R2: polarização Vp em torno de C0 – região linear Vp + em(t) no varicap
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Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO
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Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO
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Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO Pequenas variações (lineares) do varicap em torno de C0 Modulação em freqüência – FM
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Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIRETO Modulação em freqüência – FM coeficiente angular
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Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL Onda quadrada Filtragem da fundamental Modulação em freqüência Sinal modulante informação
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MULTIVIBRADOR ASTÁVEL
Modulação em Freqüência (FM) CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL MULTIVIBRADOR ASTÁVEL COM GERADORES DE CORRENTE carga acumulada tensão armazenada Dt = t1 T
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Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL KI : condutância Dt = t1 T
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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
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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
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Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES – MÉTODO DIGITAL R4=R5=RE Hz / V
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Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS DEMODULADORES Detector de inclinação Detector de inclinação balanceado Detector Foster–Seeley Detector de relação
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Circuito RLC paralelo – recordando...
na ressonância
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Circuito RLC paralelo R L C Z ind. Z cap. índice de mérito
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Circuito RLC paralelo R L C
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Circuito RLC paralelo R L C
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Circuito RLC paralelo R L C
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Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS DEMODULADORES – DETECTOR DE INCLINAÇÃO REGIÃO LINEAR E NÃO RESSONANTE DAV 2Df AV AV0 f0 fR 1) Converte sinal FM em AM 2) Recupera em(t) com um detector de envoltória f0 < fR e B = 2 (Df + fm) DETECTOR DE ENVOLTÓRIA CIRCUITO RESSONANTE eREC(t) = K+ em(t)
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Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS DEMODULADORES – DETECTOR DE INCLINAÇÃO Converte sinal FM em AM Ganho linear do filtro fora da ressonância FM AM Recupera em(t) com um detector de envoltória DETECTOR DE ENVOLTÓRIA CIRCUITO RESSONANTE eREC(t) = K+ em(t)
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES – DETECTOR DE INCLINAÇÃO BALANCEADA Detectores de inclinação simétricos eFM(t) D2 D1 eREC(t)=K+em(t) =vC4–vC5
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES – DETECTOR DE INCLINAÇÃO BALANCEADA eFM(t) D2 D1 eREC(t)=K+em(t) =vC4–vC5
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Circuito RLC paralelo, retomando...
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES – DETECTOR DE INCLINAÇÃO BALANCEADA f0 = 10,7 MHz (FI) f1 = 10,7 – 0,2 = 10,5 MHz f2 = 10,7 + 0,2 = 10,9 MHz Q f 10,5 10,6 10,65 10,7 10,75 10,8 10,85 10,9 10 Av -0,19 -0,11 -0,05 0,06 0,11 0,16 0,20 50 -0,74 -0,38 -0,17 0,41 0,62 0,75 200 -0,93 -0,16 -0,06 0,07 0,17 0,40 0,93
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES – DETECTOR FOSTER – SEELEY DISCRIMINADOR DE FASE Defasagem no sinal de fuga da sintonia f0 de um circuito LC circuitos ressonantes simétricos L2C2 L3C3 a L2 vFM acoplado entre L2 e L3 = |va| – |vb| L3 tensão secundária em quadratura adiantada da primária b
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES – DETECTOR FOSTER – SEELEY DISCRIMINADOR DE FASE f = fr carga resistiva I em fase com vFM vFM acoplado entre L2 e L3 V2/2 Va a I vFM V2/2 Vb L2 L3 vO = |va| – |vb| vO = 0 b
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES – DETECTOR FOSTER – SEELEY DISCRIMINADOR DE FASE f < fr carga indutiva I atrasada de vFM vFM acoplado entre L2 e L3 V2/2 Va a vFM V2/2 Vb I L2 L3 vO = |va| – |vb| vO > 0 b
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES – DETECTOR FOSTER – SEELEY DISCRIMINADOR DE FASE f > fr carga capacitiva I adiantada de vFM vFM acoplado entre L2 e L3 V2/2 Va a I vFM V2/2 Vb L2 L3 vO = |va| – |vb| vO < 0 b
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES – DETECTOR FOSTER – SEELEY DISCRIMINADOR DE FASE DESVANTAGEM: Detecta variações na amplitude de vFM vO = |va| – |vb| V2/2 Va a vFM V2/2 Vb I L2 L3 Os fasores Va e Vb variam com vFM b
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES – DETECTOR DE RELAÇÃO DISCRIMINADOR DE FASE Defasagem no sinal de fuga da sintonia f0 de um circuito LC circuitos ressonantes simétricos va + vb cte vFM acoplado entre L2 e L3 tensão secundária em quadratura adiantada da primária diagramas fasoriais de Foster – Seeley
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES – DETECTOR DE RELAÇÃO DISCRIMINADOR DE FASE Independente de vFM: va + vb constante Constante de tempo (R1 + R2) C6 alta. Compensação: va aum. → vb dim. va dim. → vb aum. va + vb cte
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F I M
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