AULA 5AULA 5

Modulação em AmplitudeModulação em Amplitude

EE –05Princípios de Telecomunicações

ModulaçãoModulação Processo pelo qual alguma(s) característica(s) da Processo pelo qual alguma(s) característica(s) da

portadora é(são) alterada(s), por uma forma de onda, portadora é(são) alterada(s), por uma forma de onda, chamada moduladora.chamada moduladora.

Os sinais em banda base (banda de freqüências, conforme Os sinais em banda base (banda de freqüências, conforme criada pela fonte) são deslocados em freqüência, através criada pela fonte) são deslocados em freqüência, através de processo de modulação.de processo de modulação.

Caso a portadora seja senoidal, dizemos que a modulação Caso a portadora seja senoidal, dizemos que a modulação é do tipo CW (é do tipo CW (Continuous wave modulation). Continuous wave modulation). Esta Esta modulação pode ser em amplitude (modulação pode ser em amplitude (Amplitude Amplitude ModulationModulation) ou em ângulo() ou em ângulo(Angle Modulation).Angle Modulation).

Componentes de um sistema de Componentes de um sistema de modulação CWmodulação CW

Sinais AM and FM Sinais AM and FM produzidos por um produzidos por um

single tone. single tone. ((aa) Portadora. ) Portadora.

((bb) Sinal modulador ) Sinal modulador senoidal. senoidal.

((cc) Sinal modulado ) Sinal modulado em amplitudeem amplitude

((dd) Sinal modulado ) Sinal modulado em freqüência.em freqüência.

Modulação em amplitudeModulação em amplitude Seja um sinal senoidal, utilizado como Seja um sinal senoidal, utilizado como

portadora, definido por:portadora, definido por:

AAcc é a amplitude da portadora e f é a amplitude da portadora e fcc é a sua é a sua

freqüência. freqüência. Seja m(t) o sinal em banda base que Seja m(t) o sinal em banda base que

carrega a informação. O sinal AM pode ser carrega a informação. O sinal AM pode ser descrito de forma geral por:descrito de forma geral por:

)t.f..2cos(A)t(c cc

)t.f..2cos()].t(m.k1[A)t(s cac

Modulação em AmplitudeModulação em Amplitude

KKaa é uma constante chamada de sensibilidade de é uma constante chamada de sensibilidade de amplitude do modulador responsável pela geração amplitude do modulador responsável pela geração do sinal modulado.do sinal modulado.

O produto kO produto kaam(t) deve ser menor que 1 para que se m(t) deve ser menor que 1 para que se evite sobremodulação. O valor máximo absoluto evite sobremodulação. O valor máximo absoluto do produto kdo produto kaa.m(t)*100 é chamado de .m(t)*100 é chamado de percentagem de modulação.percentagem de modulação.

)t.f..2cos()].t(m.k1[A)t(s cac

Ilustração do processo de modulação em amplitude. Ilustração do processo de modulação em amplitude. ((aa) Sinal em banda base ) Sinal em banda base mm((tt). (). (bb) Onda AM para | ) Onda AM para |

kkaamm((tt) | < 1 for all ) | < 1 for all tt. (. (cc) Onda AM para | ) Onda AM para | kkaamm((tt) | > 1 ) | > 1

para algum t.para algum t.

Modulação em amplitudeModulação em amplitude

Se a máxima freqüência do sinal for W, esta Se a máxima freqüência do sinal for W, esta freqüência é chamada de largura de faixa do freqüência é chamada de largura de faixa do sinal. Uma condição necessária para que sinal. Uma condição necessária para que não haja distorções é que:não haja distorções é que:

A freqüência da portadora deverá ser muito A freqüência da portadora deverá ser muito maior do que a largura de faixa do sinal da maior do que a largura de faixa do sinal da mensagem.mensagem.

Wfc

Modulação em Amplitude-Modulação em Amplitude-Análise de FourierAnálise de Fourier

Observando o sinal s(t) e fazendo a sua Observando o sinal s(t) e fazendo a sua transformada de fourier temos que:transformada de fourier temos que:

)]()([2

.)]()([

2)(

]2

).[(]2

[)(

)2cos().()2cos(.)2cos()](.1[)(2222

ccac

ccc

tfjtfj

ac

tfjtfj

c

caccccac

ffMffMkA

ffffA

fS

eetmkA

eeAts

tftmkAtfAtftmkAtscccc

((aa) Espectro do sinal em banda base. () Espectro do sinal em banda base. (bb) ) Espectro do sinal modulado em Espectro do sinal modulado em

amplitude.amplitude.

Modulação em AmplitudeModulação em Amplitude Para as freqüências positivas, a máxima Para as freqüências positivas, a máxima

freqüência é ffreqüência é fcc+w e a menor é f+w e a menor é fcc-w, assim a -w, assim a

largura de faixa de transmissão Blargura de faixa de transmissão BTT para um para um

sinal AM é igual ao dobro da largura de sinal AM é igual ao dobro da largura de faixa do sinal em banda base, ou seja:faixa do sinal em banda base, ou seja:

W2BT

Modulação em Amplitude Modulação em Amplitude Vantagens e DesvantagensVantagens e Desvantagens

Vantagens:Vantagens:- Simplicidade de implementação no modulador e no - Simplicidade de implementação no modulador e no

demodulador.demodulador.

Desvantagens:Desvantagens:- Desperdício de potência, devido ao fato de que a Desperdício de potência, devido ao fato de que a

portadora é completamente independente do sinal portadora é completamente independente do sinal modulador, assim, gasta-se potência para transmitir a modulador, assim, gasta-se potência para transmitir a portadora.portadora.

- Desperdício em largura de faixa devido ao fato de que Desperdício em largura de faixa devido ao fato de que não há a necessidade de transmitir ambas as bandas a não há a necessidade de transmitir ambas as bandas a fim de obtermos o sinalfim de obtermos o sinal

Modulação em AmplitudeModulação em AmplitudeSoluçõesSoluções

Para se melhorar o desempenho da modulação Para se melhorar o desempenho da modulação em amplitude, é possível:em amplitude, é possível:

a)a) Suprimir a portadora;Suprimir a portadora;

b)b) Modificação da banda lateral da onda AM;Modificação da banda lateral da onda AM;

Essas modificações aumentam a complexidade Essas modificações aumentam a complexidade do sistema em troca de melhor uso dos recursos do sistema em troca de melhor uso dos recursos

de comunicação.de comunicação.

Modulação LinearModulação Linear

Um sinal de modulação linear pode ser Um sinal de modulação linear pode ser escrito na seguinte forma:escrito na seguinte forma:

ssII(t) é chamado de componente em fase do (t) é chamado de componente em fase do

sinal modulado;sinal modulado; ssQQ é chamado de componente em quadratura é chamado de componente em quadratura

do sinal moduladodo sinal modulado

)2sen()()2cos()()( tftstftsts cQcI

Modulação linearModulação linear

Dependendo de como os componentes sDependendo de como os componentes sII(t) e s(t) e sQQ(t) estão (t) estão definidos, podemos identificar três tipos de modulação definidos, podemos identificar três tipos de modulação linear envolvendo um sinal de mensagem:linear envolvendo um sinal de mensagem:

a)a) AM DSB (AM DSB (Double Side Band)Double Side Band) com portadora com portadora suprimida;suprimida;

b)b) AM SSB (AM SSB (Single Side Band), Single Side Band), neste caso somente a neste caso somente a banda superior ou inferior é transmitidabanda superior ou inferior é transmitida

c)c) Modulação vestigial , um vestígio de um banda é Modulação vestigial , um vestígio de um banda é transmitido juntamente com a versão correspondente transmitido juntamente com a versão correspondente modificada da outra banda.modificada da outra banda.

AM - DSBAM - DSB Double Side BandDouble Side Band com portadora suprimida com portadora suprimida Neste tipo de modulação, o sinal modulante é Neste tipo de modulação, o sinal modulante é

multiplicado pelo modulador, como se observa multiplicado pelo modulador, como se observa abaixo: abaixo:

AM-DSB – Análise de FourierAM-DSB – Análise de Fourier O sinal s(t) é dado por:O sinal s(t) é dado por:

Cuja transformada de Fourier é dada por:Cuja transformada de Fourier é dada por:

)tf2cos()t(m.A)t(s cc

)]ff(M)ff(M[2

A)f(S cc

c

Detecção coerente ou Detecção coerente ou demodulação síncronademodulação síncrona

O sinal modulado pode ser recuperado O sinal modulado pode ser recuperado através de um processo de detecção através de um processo de detecção coerente.coerente.

Este processo consta de multiplicar o sinal Este processo consta de multiplicar o sinal modulado por um sinal de mesma modulado por um sinal de mesma freqüência e fase do sinal modulado.freqüência e fase do sinal modulado.

Para tal, o oscilador local do sinal de Para tal, o oscilador local do sinal de demodulação deve estar sincronizado com o demodulação deve estar sincronizado com o sinal modulado. sinal modulado.

Detecção coerente ou Detecção coerente ou demodulação síncronademodulação síncrona

Analisemos o caso geral onde há uma Analisemos o caso geral onde há uma diferença de fase diferença de fase ..

Detecção coerente ou demodulação síncronaDetecção coerente ou demodulação síncrona

Através de um filtro passa baixas obtem-se Através de um filtro passa baixas obtem-se o sinal:o sinal:

)t(m)cos('AA2

1)t(m)tf4cos('AA

2

1

)t(m).tf2cos().tf2cos('AA

)t(s).tf2cos('A)t(v

ccccc

cccc

cc

)t(m)cos('AA2

1)t(v cc0

Demodulação AM-DSBDemodulação AM-DSBCostas LoopCostas Loop

Multiplexação em quadraturaMultiplexação em quadratura

Processo que permite multiplexar dois Processo que permite multiplexar dois sinais diferentes, utilizando a mesma sinais diferentes, utilizando a mesma largura de faixa e recuperá-los depois largura de faixa e recuperá-los depois utilizando a demodulação síncrona. Este utilizando a demodulação síncrona. Este processo também é chamado de QAM processo também é chamado de QAM ((Quadrature Amplitude Modulation)Quadrature Amplitude Modulation)

Sistema QAM. (Sistema QAM. (aa) Transmissor. () Transmissor. (bb) Receptor.) Receptor.

Necessário o envio de um sinal piloto fora da banda de passagem do sinal modulado para a sincronização.

Modulação SSB (Modulação SSB (Single Side Single Side Band)Band)

Melhora a eficiência do sistema, transmitindo Melhora a eficiência do sistema, transmitindo somente a banda lateral superior ou inferior (USB somente a banda lateral superior ou inferior (USB – – Upper Side BandUpper Side Band ou LSB- ou LSB-Lower Side Band).Lower Side Band).

A complexidade é aumentada pelo fato de que A complexidade é aumentada pelo fato de que filtros com corte bem acentuado são necessários, filtros com corte bem acentuado são necessários, bem como translações de freqüência bem como translações de freqüência intermediárias desde a banda base até a intermediárias desde a banda base até a freqüência.freqüência.

SSBSSB

Geração de sinais SSBGeração de sinais SSB

Geração de sinais SSB - Geração de sinais SSB -

SSB – DemodulaçãoSSB – Demodulação

Dado um sinal vDado um sinal vmm(t) modulador, demonstra-se que (t) modulador, demonstra-se que

um sinal SSB é do tipo:um sinal SSB é do tipo:

Pode-se demodular o sinal através de demodulação Pode-se demodular o sinal através de demodulação síncrona, ou seja, multiplicá-lo por um sinal de síncrona, ou seja, multiplicá-lo por um sinal de mesma freqüência, tal como se vê abaixo:mesma freqüência, tal como se vê abaixo:

v tA

v t t v t tcc

m c m c( ) ( ) cos( ) ( ) ( )2

sen

y tA

v t t v t t tA v t

v tt v t tc

m c m c cc m

mc m c( ) ( ) cos( ) ( ) ( ) cos( )

( )( )

cos( ) ( ) ( )

2 2 2

2

2

2

2

sen

sen

eliminado por filtragem

Modulação VSB – Modulação VSB – Vestigial Side Vestigial Side BandBand

A modulação SSB não tem boa resposta em baixas A modulação SSB não tem boa resposta em baixas freqüências e os filtros são de difícil realização, freqüências e os filtros são de difícil realização, pois são de transição abrupta.pois são de transição abrupta.

A modulação vestigial é tal que o filtro não tem A modulação vestigial é tal que o filtro não tem esta transição abrupta, sendo portanto realizável.esta transição abrupta, sendo portanto realizável.

Uma das bandas é quase totalmente transmitida e a Uma das bandas é quase totalmente transmitida e a outra é quase totalmente suprimida.outra é quase totalmente suprimida.

Modulação Vestigial - EspectroModulação Vestigial - Espectro

Esquema de geração de modulação Esquema de geração de modulação vestigial.vestigial.

Receptores AMReceptores AM

Receptor SupereteródinoReceptor Supereteródino