distância
INFORMAÇÕES
•som
•imagem
•texto
voz,
tambor,
fumaça,
correio,
telégrafo,
fax
TV,
internet, ...
Comunicação: transferência de sinais (informações) de
um ponto (origem) a outro (destino), envolvendo a
transmissão, a recepção e o processamento da
informação.
Sistema de Comunicação: conjunto de dispositivos
(eletrônicos e eletromagnéticos) para transferência de
informações (sinais elétricos e ópticos).
Comunicação Analógica: informação codificada como
um sinal analógico (onda eletromagnética com
amplitude, freqüência ou fase) variando no tempo.
Comunicação Digital: informação codificada como um
sinal digital (níveis eletromagnéticos, discretos altos ou
baixos) variante no tempo.
Transmissor: transforma a informação em sinal para
vencer a distância até o receptor.
Meio de Transmissão: transporta o sinal do
transmissor (fonte) ao receptor (destino).
Responsável pelo desempenho e pelo tipo de
transmissor e receptor utilizado.
Receptor: resgata a informação presente no sinal e o
transforma no formato original.
Fonte de
Informação
Sistema de
Comunicação
Informação
Transmitida
Destino
Informação
Recebida
Fonte de Informação: origem da mensagem ou informação na forma de
som, imagem ou texto.
Destino: local onde a informação será recebida e utilizada.
Sistema de Comunicação: transporta a informação da fonte ao destino,
preservando as suas características.
SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES
SINAIS ELÉTRICOS
Sistemas via Cabos: utiliza cabos condutores (linhas de
transmissão) para guiar as informações (sinais elétricos ou ópticos).
Confiabilidade de operação, pouca flexibilidade para ampliação, altos
custos de implantação e operação.
Exemplos: telefonia fixa, TV a cabo, redes locais (LAN´s).
Sistemas via Rádio: utiliza o espaço como meio de transmissão.
Grandes distâncias, equipamentos complexos, confiabilidade
dependente da propagação das OEM, flexibilidade para ampliação e
baixos custos de implantação e operação.
Exemplos: radio, TV, telefonia móvel, redes remotas (WAN´s).
SISTEMA
CARACTERÍSTICAS
implantação do sistema
flexibilidade de expansão
distâncias indicadas
investimentos (redes e centrais)
custo operacional
comunicação móvel
confiabilidade
Cabo (LT)
Rádio (OEM)
complexa
pouca
urbanas (curtas)
maiores
alto
inviável
excelente
simples
muita
qualquer
menores
baixo
viável
baixa
SISTEMAS VIA RÁDIO
INFORMAÇÃO
TRANSDUTOR
alto-falante
vídeo
microfone
câmera
sinal (modulante)
recuperado
sinal modulante
OSCILADOR
(PORTADORA)
MODULADOR
sinal modulado
AMPLIFICADOR
DE POTÊNCIA
TRANSDUTOR
DEMODULADOR
sinal (modulado)
selecionado
AMPLIFICADOR
SINTONIZADO
OEM
sinal transmitido
sinais captados
LT
LT
TRANSDUTORES, MODULADORES E
DEMODULADORES
TRANSDUTORES convertem o sinal original (som, imagem, texto) em
sinais elétricos, e vice-versa. Transdutores eletroacústicos: microfones e
alto-falantes.
MODULADORES tornam adequados os sinais elétricos dos
transdutores para serem transmitidos em forma de ondas
eletromagnéticas (modulação em amplitude, freqüência ou fase).
DEMODULADORES recuperam a informação incorporada ao sinal
modulado.
SISTEMAS VIA RÁDIO
ONDAS ELETROMAGNÉTICAS (OEM´s):
• veículo para a informação entre o transmissor e o receptor.
• irradiação pelo espaço, dispensando meios físicos para transmissão.
Transmissão sonora direta em 20 kHz no ar
8
c 3.10
3
 

15
.
10
m
3
f 20.10
Antena da ordem de 15 km
!!!
Necessidades de Modulação
Irradiação
Uma irradiação eletromagnética eficiente necessita
de antenas com dimensões físicas da ordem do
comprimento de onda λ.
Muitos sinais, especialmente os de áudio, possuem
freqüências muito baixas, necessitando de
estruturas muito grandes para uma irradiação
direta.
MODULAÇÃO
informação
sinal modulado

v
f
w0
dentre outras
TRANSDUTOR
MODULADOR
• amplitude
• fase
• freqüência
sinal modulante
wm
onda portadora (w0>> wm)
maior f → maior alcance
menor  → menor antena
sinal elétrico (OEM)
antena grande
ANTENA
comprimento
da ordem de
/4
baixo alcance

v
f
MODULAÇÃO AM
Modulação em Amplitude: caracteriza-se pela variação da amplitude da onda
portadora com o nível do sinal que transporta a informação.
em (t )  Em cosw mt 
e0 (t )  E0 cosw0t 
f (t)


 

e( t )  E 0  E m coswm t  cosw0 t 




 Em

e(t )  E0 1 
cosw mt  cosw0t 
 E0

Modulação em amplitude: AM
A
 Em

e(t )  E0 1 
cosw mt  cosw0t 
 E0

e(t )  E0 1  m cosw mt cosw0t 
B
B A
m
B A
Modulação em amplitude: AM
A
A  0  m 1
caso extremo
B
B A
m
B A
Modulação em amplitude: AM
A
A  0  m 1
caso extremo
B
B A
m
B A
Modulação em amplitude: AM – DSB
e(t )  E0  Em cosw mt cosw0t 
e(t )  E0 1  m cosw mt cosw0t 
e(t )  E0 cosw0t   mE0 cosw mt cosw0t 
mE0
mE0
e(t ) 
cosw0  wm t   E0 cosw0t  
cosw0  wm t 
2
2
modulação em amplitude: AM – Double Side Band
Modulação em amplitude: AM – DSB
mE0
e(t ) 
cosw 0  w m t  
2
E0 cosw 0t  
mE0
cosw 0  w m t 
2
e(t)
E0
mE0
2
mE0
2
fm
f0  fm
f0
f0  fm
f
Modulação em amplitude: AM – DSB
em
Sinal modulante contínuo
f (Hz )
20000
20
e
f (Hz )
f 0  20000
f 0  20
f0
B=banda passante
f 0  20
f 0  20000
Potência em um sinal : AM – DSB
Para determinar a potência em um sinal AM, considere a
equação a seguir:
2
P
Vrms
R
2
Vp
R
2
2
Vp
2R
Se esse sinal de tensão estiver presente em uma antena
de impedância real efetiva R, então a potência de cada
componente será determinada a partir de picos de tensão
de cada sinal sinusoidal.
Potência em um sinal : AM – DSB
Sendo assim, para a portadora, temos :
Ep2
Pp
2 R
E para cada uma das componentes das bandas laterais,
temos:
2
Pp
2
m . Ep
2 2
2 2
m . Ep
m . Ep
2
2
2
2
4.
4.
m . Pp
Pbls
R
Potência da
Banda Lateral
Superior
R
R
Potência da
Banda Lateral
Inferior
4
Potência em um sinal : AM – DSB
A potência total é igual ao sómatório de todas as
potências, ou seja, Pp + Pbls + Pbli . Vejamos:
Ptotal Pp
Ptotal
Ptotal
Pbls Pbli
Pp
2
m . Pp
2
m . Pp
4
Pp
1
4
m2
2
Potência em um sinal : AM – DSB
Ex: Determine a potência total do sinal AM, onde Ep = 30
Vp e m = 66,7%. A impedância efetiva da antena é de
50Ω.
Pp
Ptotal
Pp
1
2
Ep2
30
2 R
2 . 50
m
2
2
900
9W
100
9 1
0,667
2
2
11 W
Eficiência do sinal : AM – DSB
A eficiência é a razão entre um sinal de potência
observado de um sistema e o sinal total de potência deste
mesmo sistema. Para a modulação AM, a eficiência
depende diretamente do índice de modulação m e pode
ser calculada através da fórmula a seguir:
2
m
100 %
Eficiência da
p
2
portadora
2+m
ᶯ
Assim para m=1, temos uma eficiência de potência de
2
portadora de:
1
100 % 66,7 %
p
2
2+1
ᶯ
Modulação em amplitude: AM – DSB
CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB
Geram sinais AM – DSB a partir de um sinal
de informação (sinal modulante) e uma onda
portadora com freqüência muito maior do
que o sinal modulante
CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB
a) modulador quadrático a transistor
e0  E0 cosw0t 
em  Em coswmt 
vBE
Seu funcionamento baseia-se
no aproveitamento da região
quadrática , idealizada a
parti da curva característica
do transistor.
A curva característica do
transistor seguirá o modelo
exponencial, formando em
um dado momento uma
parábola. Este fenômeno é
chamado de modulador
quadrático
CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB
b) modulador síncrono a diodo
e  em  e0 K
(2) : em  Em cosw mt 
(1) : e0  E0 cosw 0t 
D1 = chave síncrona a f0
CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB
c) modulador síncrono a transistor
Seu funcionamento é
idêntico ao modulador
sincrono a diodo, porém
o chaveamento é
realizado pelo transistor
que trabalha em estado
de corte ou condução
e0  E0 cosw0t 
em  Em coswmt 
Modulação em amplitude: AM
TRANSMISSOR
MODULADOR
AM – DSB
RECEPTOR
DEMODULADOR
AM – DSB
Modulação em amplitude: AM – DSB
CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB
Recuperam o sinal da informação
(modulante)a partir do sinal AM – DSB
recebido por uma antena.
CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB
DETECTOR DE ENVOLTÓRIA
Ao passar pelo diodo o sinal
será retificado.
Os elementos R e C serão
responsáveis pela
constante de tempo de
descarga do capacitor
O sinal EDC será facilmente
extraído por um filtro acoplado
em um estágio posterior ao
detector de envoltória.
A saída do detector apresentará a somatória de
dois sinais, sendo um identificado como tensão
contínua média (EDC) e o outro a senóide que
transporta a informação.
CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB
DETECTOR DE ENVOLTÓRIA: Cuidado Especial
Saída desejável
Se a constante de tempo
for muito alta , a
demodulação
sofrerá
deslocamento.
Constante de tempo
do detector de
envoltória:
RC  2 m1  fm
RC alta
f<fm
Descolamento da envoltória
Se a constante de tempo for
muito baixa , haverá uma má
filtragem da envoltória que
carrega a informação.
RC baixa
f≈f0
Má filtragem da envoltória
CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB
DETECTOR DE ENVOLTÓRIA
1
RC 
m2f m max
Saída desejável
m  1;
RC 
f m max
1
wm
freq. de corte de um FPB