teleprocessamento análise de sinais aula 03 prof. eduardo leivas bastos [email protected]
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Teleprocessamento
dB e potência do sinal
• A potência de um sinal é um parâmetro importante em qualquer sistema de transmissão
• À medida que um sinal se propaga no meio, há perda ou atenuação da potência do sinal
• Para compensar essa perda existem amplificadores que podem ser inseridos em vários pontos
• É costume expressar ganho, perda e níveis relativos através da unidade decibel
Meio
P1 P2
Teleprocessamento
dB e potência do sinal
NdB = 10log10(P2/P1)NdB = número de decibelsP1 = nível de potência de entradaP2 = nível de potência de saídalog10 = log base 10
Ex: sinal com potência de 10mW é inserido em um meio de transmissão e a potência de saída após uma certa distância é de 5mW. A perda pode ser expressa em:
NdB = 10log10(5/10) = 10(-0.3) = -3dB
Unidade relativa de medida utilizada usualmente em sistemas elétricos e eletrônicos para descrever ganho ou perda (atenuação) de potência
Teleprocessamento
dB e potência do sinal
1) Calcule a perda de um sinal cuja potência de entrada é de 1000mW e a potência de saída é de 500mW. Compare o resultado com o exemplo anterior. O que pode ser deduzido?
3) Um determinado sinal possui uma relação S/N (Sinal/Ruído) de 30dB. Calcule a potência do sinal (S) e também a potência do ruído (N)
2) Calcule o ganho de um sinal cuja potência de entrada é de 100W e de saída é de 10000W.
4) Calcule a perda inserida em um meio de transmissão que atenua um sinal de 20mW para 5mW
5) Qual o ganho de um circuito se P2 = 4xP1? E P2 = 8P1?
Teleprocessamento
Conceitos Básicos
Informação Sinais eletromagnéticos
Analógicos Discretos(Digitais)
representado por
(voz, dados, imagem, vídeo)
Teleprocessamento
Terminologia Transmissão
• Simplex– Unidirecional
• televisão
• Half-duplex– Bidirecional alternadas no tempo
• rádio policial
• Full-duplex– Ambas as direções ao mesmo tempo
• telefone
Teleprocessamento
Sinais Eletromagnéticos
• Domínio Tempo (DT)– Representação do sinal como uma função do tempo
• Domínio Freqüência (DF)– Representação do sinal como uma função da freqüência
“A representação do sinal no domínio freqüência é maisimportante para o entendimento da transmissão de dados do
sua representação no domínio tempo”
Teleprocessamento
Sinais Eletromagnéticos (DT)
• Analógico– Intensidade do sinal varia continuamente no tempo– Não há descontinuidade ou interrupções no sinal
• Discretos– A intensidade mantém um nível constante por algum
período do tempo e depois se modifica para outro nível constante
– Um sinal discreto com apenas dois níveis distintos é chamado de sinal digital
Teleprocessamento
Sinal Analógico
• suscetíveis a erros ocasionados por ruídos e interferências no meio de transmissão
• amplificadores podem ser utilizados para regeneração do sinal -> maior custo
• amplificadores também aumentam o ruído
Teleprocessamento
Sinal Discreto
• menos suscetíveis a erros ocasionados por ruídos e interferências no meio de transmissão
• repetidores regeneram o sinal digital -> menos níveis -> menos erros
• ruídos não são repassados e a distorção é baixa
Teleprocessamento
Por que Digital?
• Menor distorção e melhor detecção de erros na transmissão. Os amplificadores analógicos amplificam o ruído também.
• Avanços da eletrônica digital reduzem os custos. Circuitos analógicos são muito caros e difíceis de produzir e integrar em grande escala.
• Integração de vários tipos de dados (voz, vídeo, dados).
• Segurança (criptografia) e compressão facilitadas.
• Futuro será ótico -> meio de transmissão essencialmente digital
Teleprocessamento
Sinais Eletromagnéticos (DT)
• Periódicos– Padrão se repete no tempo– Ex: onde senóide
• Aperiódicos– Padrão que não se repete no tempo– Ex: conversação telefônica
Teleprocessamento
Sinais Analógicos e Discretos
Teleprocessamento
Sinais Periódicos
contínuo
discreto
Teleprocessamento
Seno - Sinal Periódico Fundamental
• Amplitude de pico (A)– máximo valor ou força do sinal no tempo– tipicamente medido em Volts (v)
• Frequência (f)– taxa (em ciclos por segundo) na qual o sinal se repete– medido em Hertz(Hz) = 1ciclo/s– T (período) = 1/f (tempo de uma repetição do sinal)
• Fase ()– medida da posição relativa (em relação a alguma origem
arbitrária) de um sinal no tempo
Teleprocessamento
Seno - Sinal Periódico Fundamental
S(t) = A sin (2ft +)
Amplitude Freqüência Fase
Teleprocessamento
Alguns exemplos de Senóide
Teleprocessamento
Conceito - Domínio Frequência• Os componentes do sinal
são apenas ondas senoidais de freqüências f e 3f
• A segunda freqüência é múltipla da primeira
• Quando todos os componentes das freqüências são múltiplos de uma única freqüência, essa última é chamada de freqüência fundamental.
• O período do sinal total é igual ao período da freqüência fundamental
Teleprocessamento
Teorema de Fourier
• Qualquer função periódica x(t), com um período T, pode ser representada através do somatório de senos e cossenos.
• Teorema de Fourier:
f = 1/T = freqüência fundamental
ak e bk: amplitude senos e cossenos da k-ésima harmônica
• Um sinal qualquer pode ser reconstituído conhecendo-se a sua série de Fourier, ou seja, conhecendo-se o período (T) e suas amplitudes.
Teleprocessamento
Representação DF
Representação de um sinal contínuo
Representação de um sinal discreto
Teleprocessamento
Conceitos DF
• Espectro do sinal– Representação das freqüências (componentes harmônicos) nas
quais um determinado sinal contém energia
• Largura de banda do canal– Representação das freqüências que não sofrem atenuação
significativa do canal
– diferente para cada meio de transmissão
– influi na taxa de transmissão (bps)
1 2 3 4 f
AEspectro sinal
A Largura de bandacanal
1 2 3 4 f
A Transmissão
1 2 3 4 f
Teleprocessamento
Adição de Harmônicas
Teleprocessamento
Adição de Harmônicas
Teleprocessamento
Espectro da Voz
Teleprocessamento
Espectro Acústico
Teleprocessamento
• Voice-grade channel
• Canal artificialmente filtrado para transportar as freqüências mais significativas da voz humana
• Considerar a largura de banda do canal de voz = 3100Hz
• Bandas de segurança: tornam a largura de banda do canal = 4000Hz (4KHz)
Largura de Banda do Canal Telefônico
Teleprocessamento
Discussão
1) Diferencie sinal digital de sinal analógico
2) Diferencie sinal periódico de sinal aperiódico
3) Qual a largura de banda de um canal telefônico?
4) O que acontece se você toca um CD de alta qualidade em uma linha telefônica?
5) O que é espectro de um sinal?
6) Defina largura de banda de um canal
7) Explique os componentes de uma onda senoidal
8) Explique sucintamente o que representa o Teorema de Fourier
9) Qual o período de uma onda senoidal de 100KHz?
