introducao aos circuitos de rf

7/23/2019 Introducao Aos Circuitos de RF

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UERJ-

CircuitosdeComun

icao

Prof.GilP

inheiro

Circuitos de Comunicao

Introduo

Gil Pinheiro

UERJ-FEN-DETEL


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UERJ-

CircuitosdeComun

icao

Prof.GilP

inheiro


Objetivo: Estudar os blocos funcionais eletrnicos e

de processamento digital de sinais que so

utilizados nas comunicaes radioeltricas

Descrever como esses blocos se agrupam

para construir transmissores, receptores esistemas de comunicao de tecnologia

analgica e digital


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CircuitosdeComun

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Prof.GilP

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Informao

Transmissor

Informao

ReceptorMeio

Fsico

Transmisso da informao distncia

Com cabo (eltrico,F.O.)Sem fio

Circuitos de

Comunicao


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CircuitosdeComun

icao

Prof.GilP

inheiro

Informao

Transmissor

Informao

Receptor

Transmisso Radioeltrica da Informao

Antena

Linha deTransmisso

Antena

Linha deTransmisso


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CircuitosdeComun

icao

Prof.GilP

inheiro

Informao

Transmissor

Informao

Receptor

Transmisso Radioeltrica da Informao

Linha deTransmisso

Antena

Antena

Linha deTransmisso

Dispositivos Eletrnicos Eletrnica Analgica Eletrnica Digital

Sistemas Eletrnicos Digitais Processamento Digital de Sinais

Circuitos de

Comunicao

CamposEletromagnticos Radiao eRadiopropagao


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CircuitosdeComun

icao

Prof.GilP

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Transmisso Simplex

Informao

Transmissor

Antena

Informao

Receptor

Antena

Exemplo: Controle remoto de garagem

Informao


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CircuitosdeComun

icao

Prof.

GilP

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Transmisso Semiduplex (half duplex)

Informao Antena

Transmissor

Receptor

Comutador

InformaoAntena

Transmissor

Receptor

Comutador

Informao

Informao Antena

Transmissor

Receptor

Comutador

InformaoAntena

Transmissor

Receptor

Comutador

Informao


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CircuitosdeComunicao

Prof.

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Transmisso Semiduplex (half duplex)

Exemplo: rdio transceptor

Informao Antena InformaoAntena

Transmissor

Receptor

Transmissor

ReceptorComutador

(PTT)Comutador

(PTT)

Informao


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Transmisso Duplex (full duplex)

Exemplo: telefone sem fio

InformaoAntena

Transmissorf1 + Filtro

Receptor f2+Filtro

InformaoAntena

Transmissorf2

+ Filtro

Receptor f1 +Filtro

Informao

Informao


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UERJ-


Prof.

GilP

inheiro

Faixas ou Bandas deFreqncia de Comunicao

ABR. FAIXA FREQUNCIAS COMPRIMENTO DE ONDA

ELF extremely low frequency 3Hz a 30Hz 100.000km a 10.000 kmSLF superlow frequency 30Hz a 300Hz 10.000km a 1.000kmULF ultralow frequency 300Hz a 3000Hz 1.000km a 100km

VLF very low frequency 3kHz a 30kHz 100km a 10kmLF low frequency 30kHz a 300kHz 10km a 1kmMF medium frequency 300kHz a 3000kHz 1km a 100mHF high frequency 3MHz a 30MHz 100m a 10m

VHF very high frequency 30MHz a 300MHz 10m a 1m

UHF ultrahigh frequency 300MHz a 3000MHz 1m a 10cmSHF superhigh frequency 3GHz a 30GHz 10cm a 1cmEHF extremely high frequency 30GHz a 300GHz 1cm a 1mm

Laboratrios: usaremos as faixas de LF e MF


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UERJ-


Prof.

GilP

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Exemplo de receptor: Receptorde Rdio Freqncia Sintonizada - AM

Filtrode RF

Amplificadorde RF

Antena

Informao

Filtrode RF

Amplificadorde RF

Demodulador Amplificadorde BB

Filtrode RF

Amplificadorde RF

Filtrode RF

Amplificadorde RF

Filtrode RF

Amplificadorde RF

Sintonia Sincronizada


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Sintonia do Receptor

2.2926

1.4365

1.1304

8563

5822

2761

Freq. (KHz)Sinal

A sintonia do receptor consiste no ajuste da freqncia de recepo,conforme a estao a ser recebida (processada)

Estaes de Ondas Mdias no RJ


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UERJ-CircuitosdeComunicao

Prof.

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Exemplo de receptor: ReceptorSuper-heterdino - AM

Filtrode RF

Antena

Informao

Amplificadorde RF (LNA)

Misturador

Filtrode FI

Amplificadorde FI

Oscilador Local

Demodulador

Amplificadorde BB

RF: Radio FreqnciaFI: Freqncia IntermediriaBB: Banda Base

Blocos Eletrnicos:

Oscilador Misturador

Amplificadores de pequenos sinais

Filtros passa-banda

Demodulador


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Prof.

GilP

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Exemplo de Transmissor: Transmissor deComunicaes Modulado em BLU (SSB)

Filtro acristal

Amplificadorde Potncia

Misturador(modulador)

Filtro deBanda

Amplificadorde BLU

Oscilador aCristal

Amplificadorde BB

BLU (SSB): Banda Lateral nicaBB: Banda BaseOFV (VFO): Oscilador deFreqncia Varivel

Blocos Eletrnicos:

Osciladores

Misturadores

Amplificadores de pequenos sinais

Amplificador de potncia

Filtros passa-banda

Informao

Antena

OFV (VFO)

Misturador


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Prof.

GilP

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Exemplo de receptor: Receptor

Definido por Software (SDR)

Blocos Eletrnicos:

Oscilador Misturadores

Amplificador de pequenos sinais

Filtros passa-banda

Filtro defasador (passa tudo)

Blocos Digitais / Software:

Conversor A/D

Processamento Digital de Sinais

Filtros diversos (Software)

Demoduladores (Software)

Algoritmos de Descompresso(Software)

Filtrode RF

Antena

Informao

Amplificadorde RF (LNA)

Oscilador Local

DSP

ConversorA/D

ConversorA/D

090

I

Q


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Prof.

GilP

inheiro

Processador Digital de umReceptor


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Prof.

GilP

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Simbologia Utilizada

Conversor D/AFiltro a cristal(passa faixa)

OsciladorMisturador

Conversor A/DFiltro Passa TudoFiltro Rejeita FaixaAmplificador

Filtro Passa BaixaFiltro Passa AltaFiltro Passa FaixaAntena

090


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UERJ-CircuitosdeComu

nicao

Prof.

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Modelos de Quadriplos

Modelo h Modelo y

Modelo s


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nicao

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O Modelo h

Mais usado em baixas freqncias (ELF at LF)


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nicao

Prof.

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O Modelo y

Mais usado em MF, HF e VHF


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nicao

Prof.

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O Modelo s

Mais usado em UHF, SHF e acima


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-CircuitosdeComu

nicao

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Escalas logartmicas As escalas logartmicas so muito utilizadas em

circuitos de comunicao, possuindo algumascaractersticas interessantes:

Possibilita a apresentao de sinais de baixa e altaintensidade no mesmo grfico. Sinais com alta faixa

dinmica, ex.: de 1 a 106, 10-6 a 1

O zero de uma escala logartmica corresponde um valorde referncia no nulo. Sendo, ento, escalas relativas.

Decibel-Volt (dBV)

Escala relativa de tenso

0 dBV equivale a 1V, logo:

=

1

log E

EdBV


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-CircuitosdeComu

nicao

Prof.

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Escalas logartmicas

Bel (B)

Escala relativa de potncia, onde:

Decibel (dB) Escala relativa de potncia, onde:

Decibel-Miliwatt (dBm) Escala relativa de potncia, comR=50ohms

0 dBm equivale a 1 mW, logo:

=

REF

BP

PP log

=

REF

dBP

PP log.10

=

001,0

log.10P

PdBm


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-CircuitosdeComu

nicao

Prof.

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ba

Condutor interno

Condutor externo

Dieltrico

Cabos Coaxiais de 50 e 75Ohms

=

a

bZ ln

60

0

0

+=

ba

fRAC

11

2

1

)(51

77

0

0 opolietilenohmsZ ==

Impedncia caracterstica:

Resistncia CA (perdas efeito skin):

As perdas (RAC) so minimizadasquando b/a = 3,6 , logo:

)(7777

0

0 arohmsZ ==


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-CircuitosdeComu

nicao

Prof.

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Linha de TransmissoParalela

Linha de transmisso paralela, padro, de 300ohms, muito utilizada com as antenas de TV

aberta

Mesma impedncia de antena dipolo de meia onda De pouco uso aps a difuso da TV a cabo


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-CircuitosdeComu

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Impedncias de Referncia

Impedncias mais utilizadas 50 Ohms

Sistemas de RF genricos (cabo de polietileno)

75 Ohms

Sistemas de distribuio de TV a cabo

dBm (dB-miliwatt): Referncia: 1mW @ RL=50 Ohms


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-CircuitosdeComu

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Prof.

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Trabalhos de Laboratrio

Trabalhos de Laboratrio (Terico+Prtico) Parte Terica Simulador LT Spice IV Parte Prtica no LEE/UERJ

Trabalhos Previstos

Amplificador sintonizado

Oscilador

Misturador e Oscilador

Filtro a Cristal

Receptor AM

Rdio Digital (Modulao AM, SSB e FM)


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-CircuitosdeComu

nicao

Prof.

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Softwares de UsoObrigatrio LT Spice IV

Simulador de Circuitos de RF

Baixar e instalar o software

http://www.linear.com/designtools/software/

Baixar arquivos (simulador) da pgina

http://www.lee.eng.uerj.br/~gil/circom.html

Criar pasta de trabalho, exemplo: Circom ecopiar arquivos para a pasta criada

Manuais do LT Spice

http://www.lee.eng.uerj.br/~gil/circom.html


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Prof.

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Outros Softwares

SDRadio receptor SDR

http://www.sdradio.eu/sdradio

SDRTX transmissor SDR

www.g4jnt.com/SDR

TxSW.htm Audacity reproduo, gravao e anlise de

arquivos de udio

http://audacity.sourceforge.net VAC cabo de udio virtual

http://software.muzychenko.net/eng/vac.htm

o


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-CircuitosdeComu

nicao

Prof.

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inheiro

Equipamentos de Medioem RF (laboratrio)

Frequencmetro Osciloscpio

Analisador de espectro

PC com placa de som

MP3 player

o


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-CircuitosdeComu

nicao

Prof.

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inheiro

PROGRAMA:

1- Introduo

2- Amplificadores de pequenos sinais de RF (*)

3- Osciladores (*)4- Misturadores (*)

5- Sintetizadores de Freqncia (Loops Fechados em Fase PLL, DDS)

6- Filtros passa-banda baseados em ressonadores piezeltricos (*)

7- Amplificadores de potncia para RF8- Moduladores e Demoduladores de amplitude (AM, DSB, SSB e ASK)

9- Moduladores e Demoduladores de ngulo (FM, FSK e PM)

10- Tipos e estruturas de receptores de RF

11- Tipos e estruturas de transmissores e transceptores de RF12- Rdios Digitais (modulao e demodulao analgicas e digitais)

13- Rdios Definidos por Software (*)


(*) Inclui aulas prticas

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