Trabalho de Modulação de Frequência
Guia de procedimento
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Grupo : Data: / /2005
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Este guia contem o conjunto de experiências, observações e medidas a efectuar durante as aulas práticas laboratoriais.
1 Geração de um sinal FM
Para gerar o sinal FM são necessários: um oscilador controlado a tensão (VCO “Voltage Controlled Oscilator”) e uma fonte de sinal que fornece o sinal modulador. Deve ainda dispor de um osciloscópio para observar os vários sinais. Na figura 1.1 apresenta-se o diagrama de blocos da montagem a realizar.
Portadora modulada VCO Ac = 200 mVpp Fonte de sinal Am = 200 mVpp Sinal modulador Figura 1.1 Siga os passos seguintes:
Ligue a alimentação das placas do VCO e do desmodulador, embora esta última só seja utilizada na segunda parte deste trabalho (vermelho +12V; Preto 0V; Amarelo –12V).
Observe e ajuste a amplitude da portadora na saída do VCO para o valor de 200 mVpp (utilize o potenciómetros assinalado na placa);
Sem sinal modulador ligado ao VCO, varie os potenciómetros de ajuste da frequência de oscilação livre do VCO (P1 e P2) por forma a que a tensão de
controlo seja 10,5 V (no ponto OBS.1, ver texto de apoio ao trabalho).
1.1 Meça a frequência do sinal de saída do modulador de FM, isto é, a frequência da portadora que vai ser modulada:
1.2 Varie os potenciómetros P1 e P2 e meça novamente fc para as tensões de controlo
de 9,5 V, 10 V, 11 V e 11,5 V. Trace o gráfico frequência em função da tensão de controlo: Tensão (V Frequênc ) ia 9,5 10 10,5 11 11,5
1.3 Calcule a sensibilidade à frequência do VCO: kf = ________
Reajuste os potenciómetros P1 e P2 para uma tensão de controlo de 10,5 V.
Injecte na entrada do modulador de FM um sinal modulador com uma amplitude de 200 mVpp e varie a sua frequência entre 10 Hz e 100 Hz.
Com o osciloscópio, deverá observar na saída do VCO um sinal modulado em frequência.
1.4 Fixe agora a frequência do sinal modulador em 1 kHz e veja de novo o sinal modulado no osciloscópio. Explique as formas de onda observadas:
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1.5 Calcule o desvio de frequência máximo que é esperado no sinal modulado em FM, tendo em conta a sensibilidade à frequência do VCO calculada em 1.3 e a amplitude efectiva do sinal modulador:
1.6 Explique como pode proceder para, através de medidas directas no osciloscópio do sinal modulado em FM, determinar o respectivo desvio de frequência máximo:
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1.7 Efectue então a medida no osciloscópio do desvio de frequência máximo do sinal modulado em FM:
∆
f = ________1.8 Calcule a largura de banda do sinal de FM modulado pela sinusóide de frequência igual a 1 kHz e amplitude pico a pico de 200 mV:
2 Desmodulação de FM
A montagem apresentada na figura 2.1 destina-se a efectuar a desmodulação do sinal FM através de uma PLL. Portadora modulada Filtro PLL Sinal desmodulado Figura 2.1 Proceda da seguinte forma:
Ajuste o potenciómetro P1 do desmodulador de forma a que a frequência livre de oscilação do VCO da PLL (no ponto OBS.2, ver texto de apoio) seja aproximadamente igual à frequência da portadora gerada pelo modulador.
Desligue o sinal modulador e injecte no desmodulador a portadora (desta vez não modulada), proveniente do modulador de FM, e verifique se a PLL sincronizou; senão volte a ajustar o potenciómetro P1 do desmodulador.
2.1 Verifique a relação de fase entre o sinal da portadora (OBS.1) e do VCO da PLL (OBS.2) e interprete o resultado obtido:
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2.2 Reduza a frequência do sinal modulador para cerca de 10 Hz e observe no osciloscópio os sinais nos pontos de OBS.1 e OBS.2 do desmodulador de FM. Explique o que se passa:
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Ligue o sinal modulador de frequência 1 kHz e verifique que o consegue recuperar à saída do desmodulador.
2.3 Mostre que, se a PLL estiver sincronizada com o sinal de FM, teremos efectivamente à saída o sinal modulador:
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Desligue o sinal modulador.
Varie agora a frequência da portadora, actuando nos potenciómetros P1 e P2 num
certo sentido. Poderá verificar que, a partir de determinado ponto, a PLL perde o sincronismo.
Se actuar agora os potenciómetros P1 e P2 no sentido contrário, o sincronismo será
readquirido.
2.4 Explique o que se passou, tendo em conta os conceitos de banda de sincronização e banda de captura. _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________
2.5 Com base nos procedimentos anteriores, calcule experimentalmente a banda de sincronização e a banda de captura:
Banda de sincronização = [ _______ , ________ ] kHz Banda de captura = [ _______ , ________ ] kHz
2.6 Ligue de novo o sinal modulador e aumente lentamente a sua amplitude. Por que é que se perde o sincronismo da PLL, a partir de um certo ponto ?
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3 Transmissão de um sinal FM
Utilize a segunda placa de geração de FM (VCO) com a saída ligada a uma antena e ajuste o potenciómetro de forma a ter uma frequência da portadora com o valor que lhe for atribuído na aula.
Sinal modulador Fonte de sinal
áudio VCO
Figura 3.1
Aplique um sinal de áudio como sinal modulador e proceda à recepção do sinal num receptor de FM devidamente sintonizado. Descreva todos os procedimentos utilizados para realizar a transmissão do sinal áudio.
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Ligue e desligue o circuito de pré-ênfase e comente o seu funcionamento.
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