TELE COMUNICAÇÕES

INFORMAÇÕES•som•imagem•texto

voz,tambor,fumaça,correio,telégrafo,faxTV,internet, ...

distância

Comunicação: transferência de sinais (informações) de um ponto (origem) a outro (destino), envolvendo a transmissão, a recepção e o processamento da informação.

Sistema de Comunicação: conjunto de dispositivos (eletrônicos e eletromagnéticos) para transferência de informações (sinais elétricos e ópticos).Comunicação Analógica: informação codificada como um sinal analógico (onda eletromagnética com amplitude, freqüência ou fase) variando no tempo.Comunicação Digital: informação codificada como um sinal digital (níveis eletromagnéticos, discretos altos ou baixos) variante no tempo.

TransmissorMeio de

TransmissãoReceptor

SinalTransmitido

SinalRecebido

InformaçãoRecebida

InformaçãoTransmitida

Transmissor: transforma a informação em sinal para vencer a distância até o receptor.

Meio de Transmissão: transporta o sinal do transmissor (fonte) ao receptor (destino).Responsável pelo desempenho e pelo tipo de transmissor e receptor utilizado.

Receptor: resgata a informação presente no sinal e o transforma no formato original.

Fonte de Informação: origem da mensagem ou informação na forma de som, imagem ou texto.

Destino: local onde a informação será recebida e utilizada.

Sistema de Comunicação: transporta a informação da fonte ao destino, preservando as suas características.

Fonte deInformação

Sistema deComunicação Destino

InformaçãoTransmitida

InformaçãoRecebida

SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES SINAIS ELÉTRICOS

Sistemas via Cabos: utiliza cabos condutores (linhas de transmissão) para guiar as informações (sinais elétricos ou ópticos).Confiabilidade de operação, pouca flexibilidade para ampliação, altos custos de implantação e operação.Exemplos: telefonia fixa, TV a cabo, redes locais (LAN´s).

Sistemas via Rádio: utiliza o espaço como meio de transmissão. Grandes distâncias, equipamentos complexos, confiabilidade dependente da propagação das OEM, flexibilidade para ampliação e baixos custos de implantação e operação.Exemplos: radio, TV, telefonia móvel, redes remotas (WAN´s).

SISTEMA

CARACTERÍSTICAS Cabo (LT) Rádio (OEM)

implantação do sistema

flexibilidade de expansão

distâncias indicadas

investimentos (redes e centrais)

custo operacional

comunicação móvel

confiabilidade

complexa

pouca

urbanas (curtas)

maiores

alto

inviável

excelente

simples

muita

qualquer

menores

baixo

viável

baixa

SISTEMAS VIA RÁDIO

TRANSDUTOR

MODULADORDEMODULADOR

TRANSDUTOR

AMPLIFICADORDE POTÊNCIA

AMPLIFICADORSINTONIZADO

sinal transmitido sinais captadosLTLT

sinal (modulado)selecionadosinal modulado

OSCILADOR(PORTADORA)

sinal modulante

sinal (modulante)recuperado

microfonecâmera

alto-falantevídeo

INFORMAÇÃO

OEM

TRANSDUTORES, MODULADORES E DEMODULADORES

TRANSDUTORES convertem o sinal original (som, imagem, texto) em sinais elétricos, e vice-versa. Transdutores eletroacústicos: microfones e alto-falantes.

MODULADORES tornam adequados os sinais elétricos dos transdutores para serem transmitidos em forma de ondas eletromagnéticas (modulação em amplitude, freqüência ou fase).

DEMODULADORES recuperam a informação incorporada ao sinal modulado.

SISTEMAS VIA RÁDIO

Transmissor Receptor

Sinal RFTransmitido

Sinal RFRecebido

InformaçãoRecebida

InformaçãoTransmitida

EstaçãoTransmissora

EstaçãoReceptora

ANTENAS

ONDAS ELETROMAGNÉTICAS (OEM´s): • veículo para a informação entre o transmissor e o receptor.• irradiação pelo espaço, dispensando meios físicos para transmissão.

m10.1510.20

10.3

f

c 33

8

Antena da ordem de 15 km

Transmissão sonora direta em 20 kHz no ar

!!!

Necessidades de Modulação

Irradiação

Uma irradiação eletromagnética eficiente necessita de antenas com dimensões físicas da ordem do comprimento de onda λ.

Muitos sinais, especialmente os de áudio, possuem freqüências muito baixas, necessitando de estruturas muito grandes para uma irradiação direta.

MODULAÇÃO

f

v

TRANSDUTORinformação

MODULADOR• amplitude• fase• freqüência

sinal elétrico (OEM)

ANTENAcomprimentoda ordem de

sinal modulante

m

onda portadora (0>> m)

sinal modulado

0

dentre outras

maior f → maior alcance

menor → menor antena

antena grande

baixo alcance f

v

MODULAÇÃO AMModulação em Amplitude: caracteriza-se pela variação da amplitude da onda portadora com o nível do sinal que transporta a informação.

ttE

EEte m

m0

00 coscos1)(

tEte mmm cos)( tEte 000 cos)(

tcostcosEE)t(e 0

)t(f

mm0

Modulação em amplitude: AM

ttmEte m 00 coscos1)(

ttE

EEte m

m0

00 coscos1)(

A B

AB

ABm

Modulação em amplitude: AM

A B

AB

ABm

10 mAcaso extremo

Modulação em amplitude: AM

A B

AB

ABm

10 mAcaso extremo

Modulação em amplitude: AM – DSB

tmEtEt

mEte mm 0

0000

0 cos2

coscos2

)(

ttEEte mm 00 coscos)(

ttmEte m 00 coscos1)(

ttmEtEte m 0000 coscoscos)(

modulação em amplitude: AM – Double Side Band

Modulação em amplitude: AM – DSB

tmE

tE

tmE

te

m

m

00

00

00

cos2

cos

cos2

)(

e(t)

f

0E

20mE

mff 0

20mE

mff 00fmf

Modulação em amplitude: AM – DSB

200000 f 200 f

2000020

200 f 200000 f

)(Hzf

me

Sinal modulante contínuo

B=banda passante

)(Hzf

e

0f

Potência em um sinal : AM – DSB

Para determinar a potência em um sinal AM, considere a equação a seguir:

Vrms

Vp

2

2

2

P 2

R2RR

Vp

Se esse sinal de tensão estiver presente em uma antena de impedância real efetiva R, então a potência de cada componente será determinada a partir de picos de tensão de cada sinal sinusoidal.

Potência em um sinal : AM – DSB

Sendo assim, para a portadora, temos : Ep

Pp

2

R2E para cada uma das componentes das bandas laterais, temos:

m . Ep

Pbls

2

R

2

2

m . Ep 4.

R

2

2

2m . Ep 4 .

R

2

2

2

m . Pp

4

2

Pp

Potência da Banda Lateral Superior

Potência da Banda Lateral Inferior

Potência em um sinal : AM – DSB

A potência total é igual ao sómatório de todas as potências, ou seja, Pp + Pbls + Pbli . Vejamos:

PbliPblsPpPtotal

m . Pp

4

2 m . Pp

4

2Ptotal Pp

Ptotal Ppm

2

21

Potência em um sinal : AM – DSB

Ex: Determine a potência total do sinal AM, onde Ep = 30 Vp e m = 66,7%. A impedância efetiva da antena é de 50Ω.

Ptotal Ppm

2

21

Ep

Pp

2

R2

30

2

502 .

900

100 9 W

92

21 0,667

11 W

Eficiência do sinal : AM – DSB

A eficiência é a razão entre um sinal de potência observado de um sistema e o sinal total de potência deste mesmo sistema. Para a modulação AM, a eficiência depende diretamente do índice de modulação m e pode ser calculada através da fórmula a seguir:

m

2

ᶯp2 + m

2100 %

Assim para m=1, temos uma eficiência de potência de portadora de: 2

ᶯp2 + 1

2100 %

1

66,7 %

Eficiência da portadora

Modulação em amplitude: AM – DSB

CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB

Geram sinais AM – DSB a partir de um sinal de informação (sinal modulante) e uma onda portadora com freqüência muito maior do que o sinal modulante

Seu funcionamento baseia-se no

aproveitamento da região quadrática ,

idealizada a parti da curva característica do

transistor.

CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB

vBE

a) modulador quadrático a transistor

A curva característica do transistor seguirá o modelo exponencial,

formando em um dado momento uma parábola.

Este fenômeno é chamado de modulador

quadrático

tEe mmm cos

tEe 000 cos

CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB

b) modulador síncrono a diodo

D1 = chave síncrona a f0 tEe

tEe mmm

000 cos:)1(

cos:)2(

Keee m 0

CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB

c) modulador síncrono a transistorSeu funcionamento é idêntico ao

modulador sincrono a diodo, porém o chaveamento é realizado pelo transistor que

trabalha em estado de corte ou condução

tEe mmm cos tEe 000 cos

Modulação em amplitude: AM

TRANSMISSORMODULADORAM – DSB

RECEPTORDEMODULADORAM – DSB

Modulação em amplitude: AM – DSB

CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB

Recuperam o sinal da informação(modulante)a partir do sinal AM – DSB recebido por uma antena.

CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB

DETECTOR DE ENVOLTÓRIA

Ao passar pelo diodo o sinal será retificado. Os elementos R e C

serão responsáveis pela constante de tempo de descarga do capacitor

Os elementos R e C serão responsáveis pela constante de tempo de descarga do capacitor

A saída do detector apresentará a somatória de dois sinais, sendo um identificado como tensão contínua média (EDC) e o outro a senóide que transporta a informação.

O sinal EDC será facilmente extraído por um filtro acoplado em um estágio posterior ao detector de envoltória.

Constante de tempo do

detector de envoltória:

CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB

DETECTOR DE ENVOLTÓRIA: Cuidado Especial

Descolamento da envoltória Má filtragem da envoltória

Saída desejável

RC baixaf≈f0

RC altaf<fm

fmmRC 21

Se a constante de tempo for muito alta , a demodulação sofrerá deslocamento.

Se a constante de tempo for muito baixa , haverá uma má filtragem da envoltória que carrega a informação.

CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB

DETECTOR DE ENVOLTÓRIASaída desejável

max2

1

mfmRC

m

m

RC

fm

1

;1 max

freq. de corte de um FPB