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Mdulo 2 Modulao Analgica (30h)

Escola Secundria D. Sancho I

Professor Filipe Pereira filipe.as.pereira@gmail.com

www.prof2000.pt/users/fasp.esds1

Modulao AM Introduo modulao de amplitude

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Modulao o processo de fazer variar alguma caracterstica da onda portadora, de modo a que esta possa transportar uma mensagem. Ento, uma onda portadora alterada de tal maneira que passe a conduzir uma mensagem, denomina-se onda modulada. O processo de modulao pode ser compreendido como um sistema que recebe duas entradas e produz uma sada. Uma das entradas o sinal de informao, tambm chamado de sinal modulante.

Modulao AM Introduo modulao de amplitude

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Modulao AM Introduo modulao de amplitude

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As modulaes existentes so classificadas de acordo com o tipo do sinal modulante (analgico ou digital) e com o tipo da portadora (analgica ou digital). Caso a informao de um sinal modulante analgico seja impressa na amplitude de uma portadora analgica, ter-se- uma modulao analgica de amplitude, ou simplesmente, modulao de amplitude.

Modulao AM

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Consiste em variar a tenso (amplitude) de uma portadora em funo da tenso (amplitude) do sinal modulante. Existem quatro tipos de modulao em amplitude: AM-DSB: dupla banda lateral (double side band) AM-DSB-SC: dupla banda lateral com portadora suprimida (double side band

supressed carrier) AM-SSB: banda lateral nica (single side band) AM-VSB: banda lateral vestigial (vestigial side band) A tabela a seguir resume as principais caractersticas (e diferenas) de cada tipo de modulao AM:

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Circuitos moduladores

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Modulao AM Dodo modulador

Este circuito vai produzir modulao em amplitude. Introduz-se um sinal modulador, neste caso, udio e aplicado em R1 e a portadora aplicada em R2. Antes do dodo a onda de udio ser somada com a portadora, isto , a portadora segue o sinal udio. De notar que a portadora no est modulada neste ponto. R1,R2 e R3 so iguais. Neste ponto ainda no se tem um sinal AM pois a portadora e o sinal modulador no foram multiplicados, e sim somados.

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Modulao AM Dodo modulador

No ponto C o dodo faz o produto do sinal modulador com a portadora, mas esse produto no perfeito. Duas cpias do sinal AM so geradas nesse ponto, onde apenas uma cpia deve ser seleccionada, e a outra descartada, pois constituda por harmnicos indesejados. A figura abaixo mostra o sinal no domnio do tempo. Quando o sinal no nodo positivo , D1 conduz Atravs de R4. Quando o sinal negativo, ento D1 corta. Ento o sinal em R4 consiste em impulsos positivos. Estes impulsos variam em amplitude de acordo com o sinal de udio.

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Modulao AM Dodo modulador

Ponto D Nesse ponto do circuito temos um filtro passa-banda LC formado por L1 e C1 cuja frequncia de ressonncia : Dessa forma, temos que projectar esse filtro para que a frequncia de ressonncia seja igual a da portadora. Com isso, o filtro passa-faixa selecciona o sinal AM desejado, e temos um sinal modulado em amplitude na sada do modulador, como mostra a figura abaixo. Os impulsos positivos de grande amplitude originam impulsos negativos de grande amplitude e os impulsos de baixa amplitude originam impulsos negativos de baixa amplitude.

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Dodo modulador Circuito LC

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Dodo modulador Circuito LC Vemos, na figura abaixo, que o filtro passa-banda seleccionou apenas o sinal AM desejado que se encontra pronto para ser transmitido.

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Outros circuitos moduladores

Problema deste tipo de modulao!

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Potncia de modulao

A potncia de modulao ou das bandas laterais, necessria para a modulao de um amplificador dada pela seguinte frmula:

Pmodulao = [(% modulao) x Pportadora] / 2

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Outros circuitos moduladores Circuito de modulao de colector bsico

Circuito tanque em . Este actua como: - Um circuito tanque ressonante. - Um filtro passa-baixo. - Uma malha adaptadora impedncias.

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Outros circuitos moduladores Circuito modulador srie

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Outros circuitos moduladores Circuito modulador srie progressivo

Noes sobre o mecanismo de transmisso - AM e FM

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Na realidade, o transmissor construdo de tal maneira que ele emite uma onda electromagntica de determinada frequncia e de determinada amplitude (caracterstica associada potncia do transmissor). Para cada transmissor existe uma frequncia caracterstica . Esta onda electromagntica caracterstica de cada transmissor, por si s, no transmite mensagem nenhuma para ser captada no receptor. Ela apenas a portadora da mensagem, a qual dever ser de alguma forma calcada (escrita) sobre ela. portanto denominada de onda portadora. De referir que a frequncia da onda portadora a frequncia caracterstica do transmissor. Por exemplo, a frequncia caracterstica da rdio Jovem Pan de 620 kHz (quilohertz). Isto significa que a onda portadora da rdio Jovem Pan tem a frequncia de 620 kHz (no registo de uma rdio essa informao primordial).

Noes sobre o mecanismo de transmisso - AM e FM

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Transmisso - AM

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Como j referi, a onda portadora no transmite informao nenhuma; ela caracteriza o transmissor que a emite. Assim, para receber, num dado receptor, a rdio Jovem Pan, deve ser sintonizada a esse receptor na frequncia caracterstica dessa emissora, ou seja, 620 kHz. Essa onda portadora da rdio Jovem Pan tem comprimento de onda de, aproximadamente, 484 m (veja clculo no slide anterior). Para transmitir alguma mensagem, a onda electromagntica correspondente a essa mensagem dever ser sobreposta onda portadora. A onda portadora, assim modificada, estar a transportar a mensagem, justamente contida nessa modificao. Verifique as figuras abaixo indicadas.

Transmisso - AM

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Na primeira figura no est a ser transmitida nenhuma mensagem (CH-aberto). O transmissor emite apenas a sua onda portadora, de amplitude e frequncia constante. Na segunda figura, introduzimos uma informao no microfone (com CH-fechado). Esta informao (um som) convertida numa onda electromagntica, encontra-se sobreposta onda portadora. Verifique, como a amplitude da onda portadora, antes constante, varia exactamente como varia a onda que representa a informao a ser transmitida. Dizemos, neste caso, que a onda est MODULADA EM AMPLITUDE. Por outras palavras, temos a transmisso de informaes em amplitude modulada (A.M.).

Transmisso - AM

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Desvantagens da transmisso standard AM: 1. A maior parte da potncia est na portadora. 2. Largura de banda Este valor duas vezes mais larga que o necessrio. 3. Problemas de propagao Os sinais do sinal modulador e da portadora para serem

bem rececionados tm de ser recebidos exatamente como so transmitidos. Quando as condies de propagao so fracas, o sinal AM vai deteriorar-se antes de atingir o receptor.

A primeira desvantagem do Standard AM que a potncia da portadora desperdiada. O que fazer? Elimina-se ou remove-se a portadora antes da transmisso!! Como se conseguir? Resposta: Consegue-se utilizando um modulador balanceado. Este dispositivo mistura udio e a portadora RF. Ento, devido configurao do seu circuito, ele s permite a passagem dos produtos da mistura ou bandas laterais. O sinal resultante chamado de banda lateral dupla com a portadora suprimida. Ele pode ser transmitido e recebido sem a portadora e, ento, oferece uma transmisso mais eficiente que o standard AM.

Moduladores Balanceados

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Modulador Balanceado em anel de dodos Neste circuito, os dodos tm de ser cuidadosamente adaptados para conseguir um balano nulo da portadora.

Modulador balanceado: gera o sinal AM-DSB/SC a partir do sinal modulador proveniente do amplificador de udio e da portadora, oriunda do oscilador do mesmo nome.

Moduladores Balanceados

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Outra forma de anlise

Moduladores Balanceados

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Moduladores Balanceados Integrados (IC)

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Modulao AM-DSB/SC

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O termo SSB a sigla em ingls para "Single Side Band" ou faixa lateral nica. Esse termo refere-se principal caracterstica desse tipo de emisso, que a de transmitir somente uma das faixas laterais pelo processo de modulao em amplitude com supresso da portadora. De fato, o sistema de modulao em SSB pode ser encarado como um avano em relao ao sistema AM-DSB/SC e dele se origina. A seguinte figura mostra os espectros dos vrios tipos de modulao em amplitude.

Modulao AM-DSB/SC

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Modulao AM-SSB

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Esse termo refere-se a principal caracterstica desse sistema, ou seja, a de transmitir somente uma das faixas laterais pelo processo de Modulao em Amplitude com supresso da portadora. Este sistema de modulao um avano com relao ao AM-DSB/SC (que dele se originou, como seria de se esperar). Devido existncia de duas faixas laterais (DSB/SC - FLS e FLI), existem dois modos de se emitir um sinal SSB: Faixa Lateral Superior (USB Upper Sideband) ou Faixa Lateral Inferior (LSB Lower Sideband). A principal necessidade da criao do SSB foi a de se encontrar um sistema que ocupasse a menor faixa possvel do espectro e aproveitasse melhor a potncia de transmisso. Aliando tudo isso ao fato de que seria necessrio um sistema de recepo mais eficiente que o AM-DSB/SC, a primeira ideia foi aproveitar o sistema AM-DSB/SC para gerar um outro que ao contrrio de duas bandas laterais, tivesse s uma, pois a informao contida nessa banda seria exatamente a mesma que nas suas do outro sistema

Modulao AM-SSB

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VANTAGEM:

O SSB necessita de menor largura de banda!

Modulao AM-SSB

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O diagrama de blocos abaixo ilustra o princpio da modulao SSB:

A forma mais simples de gerar sinais SSB utiliza um sinal DSB/SC que filtrado para que seja transmitida apenas uma das bandas laterais. As curvas dos filtros so definidas em dB de onde conclui-se que quanto menor a frequncia da portadora, mais fcil ser a filtragem. Por essa razo, o sinal SSB normalmente modulado numa portadora de frequncia muito inferior do transmissor (normalmente em 455 kHz) e s depois da filtragem a frequncia elevada at o valor final. A figura abaixo representa graficamente o que foi exposto, onde temos no eixo x a frequncia e no eixo y a amplitude. Note que a frequncia final de transmisso se d 455 kHz acima da ltima portadora, fato que deve ser levado em considerao ao se determinar a frequncia de transmisso do equipamento.

Modulao AM-SSB

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Modulao AM-SSB/SC

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um tipo de modulao utilizada quando se deseja melhorar a eficincia do transmissor. Isso obtido pela supresso da portadora de um sinal AM. A eliminao da portadora responsvel por 2/3 da potncia irradiada por um transmissor de AM. A eliminao da portadora justificada teoricamente pelo fato de que ela invarivel, ou seja, no sofre nenhuma influncia do sinal modulante. Dessa maneira, possvel a criao de uma portadora, substituta no local de recepo. Embora no seja um processo simples, essa possibilidade viabiliza um sistema de comunicao em AM com a portadora suprimida.