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Teoria das ComunicaçõesProfs. Lúcio M. da Silva / André Noll Barreto

Teoria das Comunicações

3.3

Modulação em Amplitude

Single Side Band (SSB)

Vestigial Side Band (VSB)


AM - SSB


f fc-fc 0 Bm-Bm

M( f )

- fc f fc0

S( f )

2Bm2Bm

Banda lateral inferior

Banda lateral

superior(USB)

Banda lateral inferior(LSB)

Banda lateral

superior

Largura de banda de transmissão DSB = BT = 2Bm

Sinal DSB (Double Side Band)


f fc-fc 0 Bm-Bm

M( f )

- fc f fc0

S( f )

2Bm2Bm


Banda lateral

superior


Banda lateral

superior

Largura de banda de transmissão SSB = BT = Bm

Sinal SSB (Single Side Band)USB (Upper Side Band)


f fc-fc 0 Bm-Bm

M( f )

- fc f fc0

S( f )

2Bm2Bm


Banda lateral

superior


Banda lateral

superior

Largura de banda de transmissão SSB = BT = Bm

Sinal SSB (Single Side Band)LSB (Lower Side Band)


Geração de sinais SSB: método da filtragem seletiva

Sinal Modulante

Filtro passa-faixa(deixa passar

apenas uma dasbandas laterais)

Osciladorfosc= fc

Modulador balanceado

Sinal SSB

Sinal DSB-SC

tA ccos

)(tm )(ts

Para essa geração do sinal SSB ser possível, o sinal modulante deve ter uma lacuna espectral centrada em 0 Hz.


Geração de sinais SSB para sinais de voz

Sinais de voz com banda telefônica (300 -3200 Hz) produzem um sinal DSB-SC comuma lacuna de 600 Hz entre as bandaslaterais

cf cf f0


Geração de sinais SSB: método da defasagem

Defasador de -90o

para 0< f <Bm

Osciladorfosc= fc

-90o

Processamento de banda básica



Sinal SSB

Sinal modulante

)(cos tc

)(tm

)(tm

)(tmh

)(sen tc

)(ts

)(sen)()(cos)()( ttmttmts chc SSB


Requer uma separação entre as duas bandas laterais, isto é, uma faixa de freqüência desocupada, na qual possa se dar o decaimento da resposta de freqüência do filtro

Um defasador como o que é requerido é irrealizável, sendo possível apenas aproximá-lo na prática.

Geração de sinais SSB: dificuldades


Transformada de Hilbert

0

0,0

0,

)sgn()(

2

2

fej

f

fej

fjfH

j

j

0 f

2

)( fH

2

0 f

1

)( fH

)()sgn()( fMfjfMh

d

t

mtm

ttmh

)(1)(1)(

)(tm )(tmh

)sgn()(

1)(

fjfH

tth


Método da defasagem para geração de sinais SSB

( ) ( )cos( ) ( )sen( )c h cs t m t t m t t

1 1( ) ( ) ( ) ( ) ( )

2 2c c h c h cS f M f f M f f M f f M f fj

( ) sgn( ) ( )hM f j f M f

1 1( ) 1 sgn( ) ( ) 1 sgn( ) ( )

2 2c c c cS f f f M f f f f M f f


Espectro do sinal de banda básica

)()()( fufMfM

)()()( fufMfM

)( fM

)( fM

mB 0 f

)( fM

mB0 f

mB0 fmB

Definições:

)()()( fMfMfM

onde


Sinal USB (upper sideband)

USB( ) ( )cos( ) ( )sen( )c h cs t m t t m t t

USB

1 1( ) 1 sgn( ) ( ) 1 sgn( ) ( )


USB( ) ( ) ( )c cS f M f f M f f

fcfcf

)( fSUSB

)( cffM )( cffM


Sinal LSB (lower sideband)

LSB( ) ( )cos( ) ( )sen( )c h cs t m t t m t t

LSB

1 1( ) 1 sgn( ) ( ) 1 sgn( ) ( )


LSB( ) ( ) ( )c cS f M f f M f f

fcfcf

)( cffM

)( fSLSB)( cffM


Demodulação de sinais SSB: detecção coerente

SSB

é eliminado pelo filtro passa-baixos

( ) ( ) cos( )

( ) 1 cos(2 ) ( ) (2 )2 2

( ) ( )cos(2 ) ( ) (2 )2 2

( )

c

c h c

c h c

y t s t K t

K Km t t m t sen t

K Km t m t t m t sen t

z t

Filtro

passa-baixosfcorte= Bm

Oscilador localfosc= fc

)(cos tK c

SSB( )s t )(ty )(tz

SSB( ) ( )cos( ) ( )sen( )c h cs t m t t m t t


Detecção de envoltória de sinais SSB com portadora destacada (SSB+C)

SSBsinaldestacadaportadora

CSSB )(sen)()(cos)()(cos)( ttmttmtAts chcc

)(sen)()(cos)()(

)()(

ttmttmAts c

tQ

hc

tI

CSSB

)(cos)()( tttats c CSSB

)(

)(arctg

)(

)(arctg)(

)()()()()(2222

tmA

tm

tI

tQt

tmtmAtQtIta

h

h


Detecção de envoltória de sinais SSB+C

)(cos)()( tttats c CSSB

)(max),(

)(max,)(

1

)(max,)(2

1

)()()(22

tmAtmA

tmAA

tmA

tmAA

tmA

tmtmAta h

se

se

se

+

–

Detector de envoltória

(ideal))(ts CSSB

+

–)()( tmAta )(tmc

+

–

Usando expansão binomial e desprezando os termos de maior ordem.

A eficiência do SSB+C é extremamente baixa

1||

,2

11

x

xx

p/


AM - VSB


Motivação para o uso da técnica VSB

Largura de banda de transmissão:BT = Bm+ Bv

A dificuldade para gerar um sinal SSB motivou a proposição de uma técnica denominadamodulação com banda lateral vestigial (vestigial sideband – VSB). Nessa técnica, uma dasbandas laterais é preservada quase intacta enquanto que da outra banda lateral é deixadoapenas um resíduo, ou vestígio, que compensa a parte afetada da outra banda lateral. Alargura espectral de um sinal VSB é maior que a do sinal SSB correspondente, mas é bemmenor que a largura espectral de um sinal DSB.

Tipicamente, Bv 0,25 Bm

cf mc Bf mc Bf

BLI BLS

vB


Espectros

DSB, SSB e VSB

( )M f

mBmB

cfcf

DSB( )S f

cfcf

SSB( )S f

cfcf

VSB( )S f


f fc-fc 0 Bm-Bm

)( fM

f fc-fc 0 Bm-Bm

)( fM

f fc-fc 0

2Bm2Bm

)( fSDSB

f fc-fc 0

)( fSVSB

Filtro vestigial

BvBm BvBm


Geração de sinais VSB

)()(cos)()()()( thttmAthtyts vccv

)()()(2

)()()( fHffMffMA

fHfYfS vccc

v

Filtro passa-faixa,

Hv ( f )

)(tm

)(cos tA cc

)(ty )(tsSinal-mensagem

Sinal moduladoV

SBSinal modulado DSB-SC

c vf B c vf Bcf mc Bf f0

)( fHv

...


Demodulação de um sinal VSB: detecção coerente

Filtro passa-baixos,

Hd ( f )

)(ts

)(cos tc

)(tv )(twSinal VSB

)(cos)()( ttstv c

)()2()()()()2(4

)()(21)(

cvccvcc

cc

ffHffMfMffHfMffMA

ffSffSfV

)()()()(4

)( fHffHffHfMA

fW dcvcvc

mdcvcv BffHffHffH para)()()(

Para que o sinal de informação seja recuperado sem distorção

)()()(2

)( fHffMffMA

fS vccc

mcvcv

d BfffHffH

fH

para)()(

)(


Escolha do filtro vestigial do modulador

mcvcv BfffHffH para)()(

)()()(

cvcvd ffHffH

fH

md BffH para

)(

Se Hv( f ) for escolhido de modo que

mcvcv BfffHffH para)()(

mcvcv BfHfH para)()(

)()( fHfH vv

)()( ffHffH cvcv

cf cf

mc Bf c vf B c vf Bcf f0

)( fHv


Sinais VSB+C: detecção de envoltória )(sen)()(cos)(1)( Q ttmkAttmkAts caccac

2

Q22

22

22

)(1

)(1)(1)()(1

)()()(

tmk

tmktmkAtmkAtmkA

tststa

a

a

acQacac

qi

A distorção pode ser reduzida de duas formas:

Reduzindo a percentagem de modulação; isto é, reduzindo a sensibilidade de amplitude, ka, do modulador .

Aumentando a largura da banda lateral vestigial para reduzir mQ(t)

Causa distorção

No padrão para TV comercial, a largura da banda lateral vestigial (que é 0,75 MHz, ou 1/6 de uma banda lateral completa, que é 4,2 MHz ) foi determinada para que a distorção ficasse dentro de limites toleráveis quando a percentagem de modulação fosse próxima de 100%.

se p/( ) 1ak m t t


Espectros de sinais de televisão

Espectro DSB

Espectro VSB


Espectro de amplitude idealizado de um sinal de

TV – sistema PAL-M6 MHz

4,5 MHz

0,75 MHz

1,25 MHz 0,25 MHz

3,57561149 MHz

vcf ccf acf

Freq. da portadora de vídeo

Freq. da subportadora

de cor

Freq. da portadora de áudio

Espectro do sinal de vídeoEspectro do sinal de áudio

Resposta de freqüência do amplificador de FI do receptor

4,2 MHz


Componentes YUVO sistema PAL usa o modelo YUV para o espaço de cor.

htt

p:/

/en

.wik

ipe

dia

.org

/wik

i/Y

UV

BGR

VUY

0,1000,5150,6150,4360,2890,1470,1140,5870,299

VUY

BGR

62626260,0004813743434342,031999681156565660,5800500341414140,3946101671717171,1398279670707070,000039451

1

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/a/a7/YUV_components.jpg


Multiplexação dos sinais de luminância e crominância

Câmera Conversormatricial

)(tmR

)(tmG

)(tmB

Filtro PB0 – 4,2 MHz



Filtro VSB2,27 – 4,17 MHz

Osciladorfsc 3,5756 MHz

-90o

)(tmY

)(tmU

)(tmV

Gate

Gerador de sinal de sincronísmo

horizontal

)(txU

)(txV

)(tmC )(tmVFiltro VSB2,27 – 4,17 MHz

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