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Modulação em Amplitude com Faixa Lateral Simples (AM-SSB)

O fator que levou a se desenvolver o AM - SSB foi a necessidade de se obter um sistemaque ocupasse a menor faixa possível no espectro e tivesse o máximo aproveitamento dapotência de transmissão.

Sinal de áudio a ser modulado em AM-SSB

Espectro do sinal de áudio modulado em AM-DSB-SC

A partir do sinal da figura acima, é possível retirar-se uma das bandas laterais através defiltragem.

Espectro de potências do sinal modulado em AM-SSB

Porém essa filtragem tem que ser feita de forma precisa, com um índice de méritosuficientemente grande, pois as bandas laterais estão separadas por um intervalo deapenas 600Hz.

Normalmente um filtro com essas característica (filtros mecânicos) é bem realizável atéfreqüências de 1MHz. Para freqüências maiores torna-se difícil a utilização do mesmo.Como a maior parte dos sistemas SSB opera em freqüências mais altas, parte-se então deuma portadora em freqüência baixa (subportadora) e com técnicas de conversão, eleva-se a freqüência para a faixa desejada.

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Oscilador de Subportadora

(a) Resposta de um filtro mecânico para SSB(b) Solução com subportadora de 455KHz(c) Solução com subportadora de 453,5KHz

Conversão de freqüências

Dado um sinal com espectro centrado em na freqüência ω1:

v(t).cos ω1t

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Aplicando a um dispositivo não linear, com função de transferência:

a soma de v(t).cos ω1t com V.cos ω2t, tem-se na saída:

Utilizando-se um FPF centrado em: ω1+ω2, obtém-se:

que corresponde a uma translação do espectro de v(t) que estava centrado emω1 para ω1+ω2.

Na figura abaixo é ilustrada o processo de conversão de freqüências:

........ 212112 ++= ebebe

ttvVbttvVbtVbttvbtVbttvbe

).cos().(.2.).cos().(.

2.

.cos...cos).(..cos...cos).(.

121

211

222

2122

221112

ωωωω

ωωωω

−++

++++=

ttvVbe ).cos().(.2.

211

2 ωω +=

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Obtenção do AM-SSB

A figura abaixo apresenta o esquema de obtenção do AM-SSB:

Detalhando-se um modulador AM-SSB, pode-se obter:

103

Espectro da modulação através de uma freqüência única:

Estudo dos sinais de um modulador SSB, cujos sinais estão representados no espectroacima:

1 - Sinal modulador

2 - Sinal da subportadora

3 - Sinal modulado em AM-DSB-SC

tfEte mmm ..2cos.)( π=

tfEte SSS ..2cos.)( π=

tffEEKtffEEKte mSSm

mSSm ).(2cos.

2..).(2cos.

2..)(3 ++−= ππ

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4 - Sinal após o filtro mecânico

5 - Sinal da portadora

6 - Sinal modulado em AM-DSB-SC, deslocado em freqüência

7 - Sinal modulado em AM-SSB

Espectro da modulação através de um sinal completo de áudio:

tffEEKte mSSm ).(2cos.

2..)(4 += π

tfEte CCC ..2cos.)( π=

tfffEEEKtfffEEEKte mSCCSm

mSCCSm ).(2cos.

4...).(2cos.

4...)(

22

6 +++−−= ππ

tfffEEEKte mSCCSm ).(2cos.

4...)(

2

++= π

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Demodulação do AM-SSB

O processo de demodulação do AM-SSB é um método síncrono semelhante ao doAM-DSB-SC. Porém, como só existe uma banda lateral, a fase e a freqüência dooscilador local não necessitam de um sincronismo tão forte quanto no AM-DSB-SC

Receptor AM - SSB

Demodulador AM-SSB

O sinal na saída do misturador será o produto dos dois sinais por ele recebidos

e1(t) = e(t).eOL(t)

Considerando o sinal AM-SSB resultante da modulação de um sinal cossenoidal o defreqüência fm:

]).cos(.].[).cos(..[)(1 tEtEKte SCOLmSCm ωωωωω +++=

ttEEKte SCmSCOLm ).cos(.).cos(...)(1 ωωωωω +++=

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Através de relações trigonométricas tem-se:

Após o filtro obtém-se:

Espectro da saída do demodulador:

Os circuitos utilizados para fazer o produto são os mesmos utilizados no AM-DSB-SC, ouseja, moduladores quadráticos, síncronos em ponte ou anel.

Erro de freqüência

Se o oscilador local não estiver sintonizado em uma freqüência absolutamente idêntica àda portadora original tem-se:

eOL(t) = Eol .cos(ωo + ωs + ∆ω)

portanto o sinal na saída do misturador será:

e1(t) = e(t) . eOL(t)

através de relações trigonométricas obtém-se:

tEEKtEEKte mOLm

mSCOLm .cos.

2..).22cos(.

2..)(1 ωωωω +++=

t.cos.2

E.E.K)t(e mOLm

1 ω=

]).cos(.].[).cos(..[)(1 tEtEKte SCOLmSCm ωωωωωω ∆++++=

ttEEKte SCmSCOLm ).cos(.).cos(...)(1 ωωωωωω ∆++++=

tEEKtEEKte mOLm

mSCOLm ).cos(.

2..).22cos(.

2..)(1 ωωωωωω ∆−+∆+++=

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após o filtro obtém-se:

Espectro da saída do demodulador:

Erro de fase

Se oscilador local apresentar uma defasagem em relação à portadora original tem-se:

eOL(t) = Eol .cos[ (ωo + ωs).t + θ ]

portanto o sinal presente na saída do misturador será:

e1(t) = e(t) . eOL(t)

através de relações trigonométricas obtém-se:

após o filtro obtém-se:

tEEKte mOLm

REC ).cos(.2..)( ωω ∆−=

]}).cos[(.].{).cos(..[)(1 θωωωωω ++++= tEtEKte SCOLmSCm

]).cos[(.).cos(...)(1 θωωωωω ++++= ttEEKte SCmSCOLm

).cos(.2..]).22.[cos(

2..)(1 θωθωωω −++++= tEEKtEEKte m

OLmmSC

OLm

).cos(.2..)( θω −= tEEKte mOLm

REC

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Diagrama de blocos de um receptor AM-SSB

Diagrama de blocos de um transceptor AM-SSB

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Modulação em Amplitude com Banda Lateral Vestigial (AM-VSB)

Alternativa para reduzir o custo do AM-SSB, não necessitando utilizar-se um filtro de corteagudo. Nesse caso se emprega um filtro cuja atenuação é gradual e linear em função dafreqüência.

Espectro com a geração do AM-VSB-SC

(a) Espectro do sinal modulador(b) Espectro do sinal modulado em AM-DSB-SC(c) Espectro do sinal modulado em AM-SSB(d) Espectro do sinal modulado em AM-VSB

O sinal modulado em AM-VSB é obtido do AM-DSB-SC, aplicando-se uma filtragemgradativa nas faixas laterais, conforme figura abaixo. O filtro com transferência H(ω), é quetransforma o sinal AM-DSBSC para AM-VSB.

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Obtenção do AM-VSB

(a) Diagrama de blocos do gerador de AM-VSB(b) H(ω)(c) H(ω +ωo)(d) H(ω +ωo) + H(ω - ωo)(e) Sinal modulado em AM-VSB

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Aplicação do AM-VSB à Televisão

Na transmissão de TV, pelos motivos de largura de faixa e custo, optou-se pela utilizaçãoda modulação do sinal de vídeo em AM-VSB.

Para uma boa definição é necessário transmitir sinais de vídeo até a freqüência de 4MHz.

A figura abaixo mostra como é a composição espectral do sinal de vídeo para o canal 2. Aportadora de vídeo do canal 2 é 55,25MHz. Até as freqüências de 0,75MHz do sinal devídeo, adota-se o AM-DSB, que corresponde à parte hachurada da figura (54,5MHz a56MHz).

Os sinais de freqüências de 0,75MHz a 4 MHz são transmitidos em AM-SSB (faixa lateralsuperior).

No receptor de TV, o espectro do sinal de vídeo modulado em AM-VSB, sofre umatranslação para a FI, conforme a figura a seguir.

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A curva do amplificador de FI, deve apresentar uma resposta de maneira a compensar acurva da figura anterior, de maneira a manter a linearidade de resposta final no receptor.

Multiplex em freqüência

Multiplex em freqüência (FDM), é a maneira pela qual transmitimos diversos sinais deinformação: a1(t), a2(t), ........, em um mesmo canal de comunicação. Os sinais a1(t),a2(t),...... são limitados a uma freqüência máxima fm e aplicados a moduladores AM.

Cada modulador terá uma freqüência de portadora correspondente a f1, f2, f3, ..... Asfreqüências das portadoras são selecionadas de maneira que os espectros dos sinaismoduladores não se sobreponham.

Para garantir que não haja interferência entre os sinais, existe entre eles, um intervalodenominado Banda de Guarda.

Geração do FDM

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Espectros de:

a) Informação de entradab) Sinal multiplexado.