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Teoria das Comunicações

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Academic year: 2021

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Texto

(1)

Teoria das Comunicações

3.2

Modulação em Amplitude (AM)

Modulação em Quadratura por

(2)
(3)

Sinal AM:

definição

(

)

cos(

2

)

)

(

t

A

k

m

t

f

t

s

c

a

c

)

2

cos(

)

(

)

2

cos(

)

(

t

A

f

t

k

m

t

f

t

s

c

c

a

c

Portadora destacada

Bandas laterais

(

)

(

)

2

)

(

)

(

2

)

(

f

A

c

f

f

c

f

f

c

k

a

M

f

f

c

M

f

f

c

S

(4)

Espectro de um sinal AM

B

= 2B

f

f

c

-f

c

-

0

B

m

B

m

M( f )

- f

c

0

f

c

f

S( f )

2B

m

2B

m

Banda

lateral

inferior

Banda

lateral

superior

Banda

lateral

inferior

Banda

lateral

superior

A

c

/2

A

c

/2

2

a

k

(

)

(

)

2

)

(

)

(

2

)

(

f

A

c

f

f

c

f

f

c

k

a

M

f

f

c

M

f

f

c

S

(5)

Forma de onda de

sinais AMs

s(t)

s(t)

c(t)

m(t)

t

t

t

t

)

(

)

(

t

A

k

m

t

a

c

a

envoltória

)

(

)

(

t

A

k

m

t

a

c

a

envoltória

Portadora

Sinal

modulante

Sinal AM

para

_ <

1

Sinal AM

para

_ > 1

(sinal sobremodulado)

(6)

Demodulação usando detector de envoltória

)

(

0

)

(

,

0

)

(

,

0

)

(

)

(

)

(

)

(

t

s

t

m

k

A

t

m

k

A

t

t

s

t

m

k

A

t

a

a

c

a

c

a

c

de

fase

de

função

se

se

de

real

envoltória

+

Detector de

envoltória

(ideal)

)

(t

s

+

A

c

k

a

m

(t

)

c

m

(t

)

+

2

(

)

cos

)

(

)

2

(

cos

)]

(

[

)

(

t

t

f

t

a

t

f

t

m

k

A

t

s

c

c

a

c

t

t

t

m

k

A

t

a

t

t

m

k

A

c

a

c

a

p/

então

p/

se

0

)

(

)

(

)

(

0

)

(

A informação, m(t),

está contida apenas

na envoltória

)

(t

a

?

t

t

m

k

A

c a

p/

se

,

0

)

(

(7)

Índice e percentagem de modulação

1

)]

(

min[

)]

(

min[

0

)

(

c

a

c

a

a

c

A

t

m

k

A

t

m

k

t

t

m

k

A

p/

Portanto, para que seja possível demodular um sinal AM com um detector

de envoltória é preciso que

Definição:

> 1 

sinal AM sobremodulado

c

p

a

c

a

A

m

k

A

t

m

k

max

(

)

modulação

de

Índice

Condição para o uso do detector de envoltória:

1

%

mod

100%

%

100

mod

(8)

Condição para se usar detector de

envoltória

Portanto,

se

1,

pode-se demodular o sinal AM usando um detector de envoltória,

que é um detector assíncrono (ou não-coerente).

se

> 1, é preciso usar um detector síncrono (ou coerente) para demodular

o sinal AM (sobremodulado).

Filtro

passa-baixos

e bloqueador

de d.c.

)

(

cos

)]

(

[

A

c

k

a

m

t

c

t

)

ˆ

(

cos

t

K

c

Circuito recuperador

de portadora

)

(t

y

c

m

(

t

)

cos(

ˆ

)

(9)

Sinais AMs

não-sobremodulados

Sinal AM não-sobremodulado

com

= 0,5.

Sinal AM não-sobremodulado

com

= 1,0.

Sinal modulante tonal

c

A

max

A

min

A

c

A

Tempo

0

m

A

m

A

Tempo

0

c

A

max

A

min

A

c

A

Tempo

(10)

Sinais AMs

sobremodulados

Sinal AM sobremodulado

do tipo I,

com

= 1,5.

Sinal AM sobremodulado

do tipo II,

com

= 1,5.

Sinal modulante tonal

m

A

m

A

Tempo

0

c

A

max

A

min

A

c

A

Tempo

0

c

A

max

A

c

A

Tempo

0

(11)

Potência de um sinal AM

)

(

cos

)

(

)

(

cos

)

(

t

A

t

k

m

t

t

s

c

c

a

c

portadora destacada

bandas laterais

)

2

(

cos

)

(

2

)

(

2

)

2

(

cos

)

(

)

(

2

)

(

cos

)

(

)

(

cos

)

(

2

)

(

cos

)

(

cos

)

(

)

(

cos

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

t

t

m

k

t

m

k

t

t

m

k

A

t

m

k

A

A

t

t

m

k

t

t

m

k

A

t

A

t

t

m

k

t

A

t

s

P

c

a

a

c

a

c

a

c

c

c

a

c

a

c

c

c

c

a

c

c

s

)

(

2

2

)

(

2

2

2

2

t

A

k

m

t

s

P

s

c

a

)

(

2

2

2

t

m

k

P

bl

a

2

c

c

A

P

Potência da

portadora

Potência das

bandas laterais

0

)

(

t

m

Se

P

s

P

c

P

bl

)

(

2

)

(

2

)

(

2 2 2 2

t

A

A

k

m

t

k

m

t

s

P

s

c

c a

a

m

c

B

f

Se

(12)

Eficiência potencial do esquema AM

%

100

s

s

P

P

modulado,

sinal

do

total

Potência

informação

a

transport

que

de

Parcela

Eficiência potencial

de um processo de

modulação

)

(

cos

)

(

)

(

cos

)

(

t

A

t

A

k

m

t

t

s

c

c

c

a

c

portadora destacada

bandas laterais

m

a

bl

P

k

P

2

2

2

2

c

c

A

P

%

100

bl

c

bl

P

P

P

100

%

bl

c

s

s

t

P

P

P

2

(

)

m

c

B

f

t

m

e



que

do

Consideran

0

)

(

%

100

lim

p

a

A

m

k

c

bl

P

P

(13)

Sinal AM para modulante tonal

cos

(

2

)

cos

(

2

)

)

2

(

cos

)

(

)

(

t

f

t

f

A

k

A

t

f

t

m

k

A

t

s

c

m

m

a

c

c

a

c

)

2

(

cos

)

(

t

A

f

t

m

m

m

c

m

a

m

p

p

A

A

k

A

m

m

,

,

2

c

bl

A

A

c

bl

A

A

2

1

cos

(

2

f

t

)

cos

(

2

f

t

)

A

c

m

c

f

f

t

A

f

f

t

A

t

f

A

c

cos

(

2

c

)

bl

cos

2

(

c

m

)

bl

cos

2

(

c

m

)

f

f

t

A

f

f

t

A

t

f

A

c

c

c

c

m

c

cos

2

(

c

m

)

2

)

(

2

cos

2

)

2

(

cos

(14)

Sinal AM para modulante tonal

f

f

t

A

f

f

t

A

t

f

A

t

s

(

)

c

cos

(

2

c

)

bl

cos

2

(

c

m

)

bl

cos

2

(

c

m

)

)

2

(

cos

)

(

t

A

f

t

m

m

m

2

c

bl

A

A

c

bl

A

A

2

m

c

f

f

f

c

f

c

f

m

2

c

bl

A

A

2

c

bl

A

A

c

A

Espectro unilateral de

s(t)

(15)

Eficiência potencial da

modulação tonal

%

100

2

2

2

2

)

(

)

(

cos

)

(

2

2

m

m

m

m

A

t

m

P

t

A

t

m

lim

100

%

1

33

%

Para sinais modulantes práticos,

25% (ou menor) quando



1. Esta

é a principal desvantagem da modulação AM.

%

100

bl

c

bl

P

P

P

4

4

2

2

2

2

2

2

c

m

a

m

a

bl

A

A

k

P

k

P

(16)

c

f

1

Geração de

Sinais AMs

Exemplo: modulador do tipo chaveado





cos(

5

)

5

1

)

3

cos(

3

1

)

cos(

2

2

1

)

(

t

t

t

t

w

c

c

c

 

 

faixa

-passa

filtro

pelo

eliminados

AM

termos

outros

cos(

)

2

(

)

cos(

)

2

)

(

t

c

t

m

t

t

v

b

b

c

c

cos(

)

(

)

(

)

)

(

t

c

t

m

t

w

t

v

b

b

c

(17)

Detector de

Envoltória

RC muito grande

Envoltória

Saída do detector de envoltória

m

c

B

RC

f

1

1





(18)

MODULAÇÃO QAM

(19)

Multiplexação com portadoras em

quadratura

sen(2

)

c

c

A

f t

cos(2

)

c

c

A

f t

Defasado

r

-90

o

Oscilado

r local

Filtro

passa-baixos

Sinal

mensagem

1

( )

m t

)

(

1

t

x

)

(

2

t

x

Filtro

passa-baixos

)

(

ˆ

1

t

m

)

(

ˆ

2

t

m

Sinal

mensagem

2

( )

m t

Sinal

multiplexado

( )

s t

sen(2

c

e

)

K

f t

cos(2

c

e

)

K

f t

Defasado

r

-90

o

TRANSMISSOR

RECEPTOR

(20)

Demodulação QAM

1/2

1

2

( )

c

( )cos(

c

)

c

( )sen(

c

)

s t

A m t

t

A m t

t

1

1

2

1

1

2

2

( )

( )

cos(

)

( )cos(

)

( )sen(

)

cos(

)

( )cos(

)

( )cos(2

)

2

2

( )sen(

)

( )sen(2

)

2

2

c

e

c

c

c

c

c

e

c

c

e

c

e

c

c

e

c

e

x t

s t K

t

A m t

t

A m t

t

K

t

KA

KA

m t

m t

t

KA

KA

m t

m t

t

1

1

2

ˆ ( )

( )cos(

)

( )sen(

)

2

2

c

c

e

e

KA

KA

m t

m t

m t

ˆ ( )

KA

c

( )

m t

m t

Se

e

= 0, isto é,

se o sincronismo

de portadora é

perfeito

Eliminados

pelos filtros PB

(21)

Demodulação QAM

2/2

1

2

( )

c

( )cos(

c

)

c

( )sen(

c

)

s t

A m t

t

A m t

t

2

1

2

1

1

2

2

( )

( )

sen(

)

( )cos(

)

( )sen(

)

sen(

)

( )sen(

)

( )sen(2

)

2

2

( )cos(

)

( )cos(2

)

2

2

c

e

c

c

c

c

c

e

c

c

e

c

e

c

c

e

c

e

x t

s t K

t

A m t

t

A m t

t

K

t

KA

KA

m t

m t

t

KA

KA

m t

m t

t

2

1

2

ˆ ( )

( )sen(

)

( )cos(

)

2

2

c

c

e

e

KA

KA

m t

m t

m t

ˆ ( )

KA

c

( )

m t

m t

Se

e

= 0, isto é,

se o sincronismo

de portadora é

perfeito

Eliminados

pelos filtros PB

(22)

Interferência de co-canal em QAM

1

1

2

ˆ ( )

( )cos(

)

( )sen(

)

2

2

c

c

e

e

KA

KA

m t

m t

m t

Na prática,

e

é pequeno, mas não é zero, e varia aleatoriamente. Isso

causa a distorção dos sinais-mensagens e a interferência de um

sinal-mensagem sobre o outro (interferência de co-canal), uma vez que

2

2

1

ˆ ( )

( )cos(

)

( )sen(

)

2

2

c

c

e

e

KA

KA

m t

m t

m t

A atenuação desigual da BLS e da BLI durante a transmissão também

causa interferência de co-canal (ou crosstalk).

A multiplexação em quadratura é usada

na televisão a cores para

multiplexar os sinais de crominância. Nessa aplicação, o sincronismo é

conseguido pela inserção periódica de uma rajada curta da onda

portadora.

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