O circuito utilizado para a demodulação no receptor deve ser simples e, portanto,

barato. Isto sugere o uso de detecção de envelope, o que requer a adição da portadora na onda modulada VSB.

Com relação ao ponto 1, entretanto, deve ser ressaltado que realmente existe o desejo básico de conservar a largura de faixa, na transmissão broadcasting de TV co- mercial, o sinal transmitido não é, exatamente, modulado em VSB. A razão é que os níveis de potência de transmissão são altos, o que significa que seria muito caro controlar rigidamente a filtragem das faixas laterais. Ao invés disso, um filtro VSB é inserido em cada receptor nos quais os níveis de potência são baixos. A performance total é a mesma de uma modulação de faixa lateral vestigial, exceto por alguma potência e largura de faixa desperdiçadas. Estas considerações são ilustradas na Fig. 3.28. Em particular, a Fig. 3.28(a) mostra o espectro idealizado de um sinal de TV transmitidos. A faixa lateral su- perior, 25% da faixa lateral inferior, e a portadora de vídeo são transmitidas. A resposta em freqüência do filtro VSB utilizado para a formação do espectro necessário no receptor é mostrada na Fig. 3.28(b).

A largura de faixa do canal utilizado para a transmissão broadcasting de TV na Amé- rica do Norte é de 6 MHz, como indicado na Fig. 3.28(b). Esta largura de faixa de canal não acomoda somente os requisitos de largura de faixa do sinal de vídeo modulado VSB, mas também o sinal de som que modula uma portadora própria. Os valores apresentados no eixo de freqüências das Figs. 3.28(a) e 3.28(b) pertencem a um canal de TV específico. De acordo com a figura, a freqüência da portadora de vídeo está em 55,25 MHz e a fre- qüência da portadora de som está em 59,75 MHz. Note, entretanto, que o conteúdo de in- formação do sinal de TV está no espectro banda base, estendendo-se de 1,25 MHz abaixo da portadora de vídeo até 4,5 MHz acima dela.

Com relação ao ponto 2, a utilização da detecção de envelope (aplicada à onda modulada VSB acrescida pela portadora) produz uma distorção da forma de onda no sinal de vídeo recuperado na saída do detector. Como discutido no Exemplo 3.5, a distorção de forma de onda é produzida pela componente em quadratura da onda mo- dulada VSB. Como ressaltado no exemplo, podemos reduzir a extensão da distorção da forma de onda reduzindo o percentual de modulação e minimizando a largura da faixa lateral vestigial.

Multiplexação por divisão em freqüência

䊏

Outra importante operação de processamento de sinal em comunicações analógicas é a multiplexação, pela qual um número de sinais independentes pode ser combinado em um sinal composto adequado para a transmissão em um canal comum. Freqüências de voz transmitidas em sistemas telefônicos, por exemplo, na faixa de 300 a 3100 Hz. Para trans- mitir um número destes sinais em um mesmo canal (isto é, cabo), os sinais devem ser mantidos separados, de tal forma que eles não interfiram uns com os outros e, portanto, possam ser separados no lado do receptor. Isto é feito separando os sinais na freqüência ou no tempo. A técnica de separação dos sinais na freqüência é chamada de multiplexação

por divisão na freqüência (FDM, do termo em inglês), enquanto que a técnica de separação

dos sinais no tempo é chamada de multiplexação por divisão no tempo (TDM, do termo em inglês). Nesta seção iremos discutir a FDM. A discussão da TDM é deixada para o Capítulo 5.

O diagrama em blocos do sistema FDM é mostrado na Fig. 3.29. Os sinais de men- sagem de entrada são considerados como sendo do tipo passa-baixa, mas seus espectros não necessariamente possuem valores não nulos em todas as freqüências até a freqüência zero. Seguindo cada sinal de entrada, mostramos um filtro passa-baixa, o qual é projetado para remover componentes de alta freqüência que não contribuem significativamente para a representação do sinal, mas que são capazes de perturbar outros sinais de mensagem que partilham o canal comum. Estes filtros passa-baixa são omitidos somente se os sinais de entrada são, inicialmente, suficientemente limitados em faixa. Os sinais de entrada são apli- cados a moduladores que deslocam as faixas de freqüência dos sinais, de forma a ocuparem intervalos de freqüência mutuamente exclusivos. As freqüências de portadora necessárias para executar estas translações de freqüência são obtidas de uma fornecedora de porta- dora. Para a modulação, podemos utilizar qualquer um dos métodos descritos nas seções anteriores deste capítulo. Entretanto, em telefonia, o método mais amplamente utilizado de modulação na multiplexação por divisão em freqüência é a modulação de faixa lateral úni-

f(MHz) (a) Portadora de som Portadora de vídeo Portadora de som Portadora de vídeo 0,75 MHz 1,25 MHz 4,5 MHz 0,25 MHz 54 56 58 60 0 0,5

Força do campo irradiado máximo relativo à portadora de vídeo 1,0

≈ f(MHz) (b) 54 56 58 60 0 1,0 0,5 Resposta normalizada Largura de caixa do canal 6 MHz ≈

Figura 3.28 (a) Espectro em amplitude idealizado de um sinal de TV transmitido. (b) Res- posta em amplitude de um filtro de formação VSB no receptor.

ca, o que, no caso dos sinais de voz, requer uma largura de faixa aproximadamente igual à do sinal de voz original. Na prática, para cada sinal de voz é geralmente associado uma lar- gura de faixa de 4 kHz. Os filtros passa-faixa seguindo os moduladores são utilizados para restringir a faixa de cada onda modulada para sua faixa especificada. Os resultados da saída dos filtros passa-faixa são combinados em paralelo para formar a entrada do canal comum. No terminal receptor, um banco de filtros passa-faixa, com suas entradas conecta- das em paralelo, é utilizado para separar os sinais de mensagem com base na ocupação de freqüência. Note que o sistema FDM mostrado na Fig. 3.29 opera de forma unidirecional apenas. Para fornecer uma transmissão bidirecional, como no exemplo de telefonia, preci- samos duplicar completamente o sistema de multiplexação, com os componentes conecta- dos na ordem inversa e com as ondas de sinal indo da direita para a esquerda.

EXEMPLO 3.6 Passos de modulação em um sistema FGM de 60 canais

A implementação prática de um sistema FMG geralmente envolve vários passos de modulação e de- modulação, como ilustrado na Fig. 3.30. O primeiro passo de multiplexação combina 12 entradas de voz em um grupo básico, o qual é formado tendo a n-ésima entrada modulada por uma portadora com freqüência fc = 60 + 4n KHz, na qual n = 1, 2, ..., 12. As faixas laterais inferiores são, então, selecio-

nadas pela filtragem passa-faixa e combinadas para formar um grupo de 12 faixas laterais inferiores (uma para cada entrada de voz). Então, o grupo básico ocupa a faixa de freqüência de 60-108 kHz. O passo seguinte na hierarquia FDM envolve a combinação de cinco grupos básicos em um supergrupo. Isto é realizado usando o n-ésimo grupo para modular a freqüência de portadora fc = 372 + 48n kHz,

na qual n = 1, 2, ..., 5. Novamente, as faixas laterais são selecionadas pela filtragem e combinadas para formar o supergrupo na faixa de 312-552 kHz. Portanto, um supergrupo é projetado para aco- modar 60 entradas de voz independentes. A razão para a formação do supergrupo desta forma é que filtros econômicos com as características desejadas são disponíveis somente para uma faixa limitada de freqüência. De forma similar, supergrupos são combinados em grupos masters e grupos masters são combinados em grupos muito grandes.

PB Entradas de mensagem Filtros passa-baixa Filtros passa-faixa Moduladores 1 MOD PF PB 2 MOD PF Canal comum PB N MOD Entrada de portadora Transmissor PB Filtros passa-baixa Saídas de mensagem Filtros passa-faixa Demoduladores DEM PF DEM 1 2 N DEM Entrada de portadora Receptor PF PF PB PB PF

3.10 R

D

Neste capítulo estudamos a família de amplitude em modulação, na qual a portadora é uma onda senoidal cuja amplitude é variada de acordo com o sinal de mensagem. O forma- to desta família de modulação analógica é generalizada pelo exemplo de onda modulada

(3.47) na qual m(t) é o sinal de mensagem e A_c cos(2_πfct) é a portadora. A família de modulação

em amplitude engloba quatro tipos de modulação de onda contínua, dependendo do con- teúdo espectral da onda modulada. Os quatro tipos de modulação e seus méritos práticos são resumidos a seguir: