Transmisso e Recepo de Sinais para Rdio e TV

Transmisso e Recepo de Sinais para Rdio e TVAnderson Gomes - agsBreno Arajo do Vale - bavEduardo Franklin - ehcfPaulo Fagner Tenrio - pftbmRodolfo V C L de Andrade rvclaTiago Lins Falco - tlfRoteiroMotivaoConceitos ImportantesFiltrosDolbyModulaesFuncionamento de rdioFuncionamento de TV (analgica e digital)MotivaoAparelhos de TV e Rdio so bastante comuns em casas, independente da classe social

TV e Rdio tm tudo a ver com MultimdiaSom, imagem, texto, etc

Como se d o recebimento e a transmisso de sinais de rdio e TV?Princpios de ComunicaesConhecimentos importantesPara comunicaes, importante conhecer:Sinais e SistemasClculo diferencialIntegral, derivada, etcSrie de TaylorSrie de FourierTransformada de FourierSinaisEm telecomunicaes, trabalha-se com SINAISUm sinal um conjunto de dados ou informaoNormalmente descrito em funo do TEMPOUm sinal representado por uma frmula matemticaUm sistema processa um sinal, modificando-o ou extraindo informao adicional

Sinal de entrada x(t)Sinal de sada y(t)SistemaOndasSinais so representados por ondasComprimento de onda: a distncia entre 2 mximos ou 2 mnimos consecutivos de uma onda.

Perodo: o tempo necessrio para se completar 1 ciclo de ondaFreqncia: o inverso do perodo. Medido em Hertz (hz)Freqncia angular: normalmente, dada em radianos por segundo

w = 2 fOndasAmplitude: uma medida da magnitude de oscilao de uma onda

Suponha que o grfico acima tem funo y = Asen(wt)A amplitude mxima da onda A. A unidade depende de cada casoOndasFase: o resultado da associao de um ciclo de onda com uma volta no ciclo trigonomtrico. Pode ser dada em graus ou radianos

y = Asen(wt + )

Duas ondas defasadas: mesma freqncia, mesmo comprimento de onda. Fases diferentes.

(wt + ) a fase

a fase inicialDistoresEm transmisso de sinais, comum haver distoresUm sinal sem distoro aquele que NO apresenta:Distores na amplitude ganho/atenuao bruscosDistoro na fase alteraes bruscas no atraso de fase

Grfico que exibe a amplitude em funo da freqncia para 2 sinaisDistoresEm suma, um sinal sem distoro aquele que:Apresenta amplitude constante ou razoavelmente constanteAtraso de fase constante ou razoavelmente constanteEqualizao o processo de eliminao de distores em uma ondaPara tal, utiliza-se um filtro equalizadorNa prtica, nem sempre possvel ELIMINAR ...... mas, podem-se reduzir distoresSinal de entradaCanal com distoroSinal de Sada(com distoro)Filtro EqualizadorSinal de sada(sem distoro)Largura de BandaCorresponde largura da faixa de freqncias em que os sinais no so severamente distorcidosBanda passante

Largura de Banda

Amplitude em funo da freqnciaAtraso de fase em funo da freqncia

Modulador e DemoduladorModuladorDispositivo que altera alguma propriedade de uma onda, gerando o que se conhece por sinal moduladoEssa propriedade pode ser amplitude, fase, freqncia, etc.Exemplo: modulador AM, modulador FM, etc

Demodulador: Dispositivo que recebe um sinal modulado e o recupera, fazendo operao inversa do moduladorModulador e DemoduladorExemplo prtico

Modem Modulador e Demodulador ao mesmo tempo Modula dados a serem enviados pela Internet Demodula os dados recebidosOnda portadoraPara que a informao seja transmitida em rdio e TV, necessrio ter uma onda portadora

Essa onda o meio de transporte da informao de udio ou de vdeo, por exemplo

A freqncia dessa onda aquela que se sintoniza no rdio, por exemploFiltrosFiltrosSo circuitos ou programas que fazem processamento de sinais.Atenuar partes indesejadas dos sinais.Realar partes desejadas do sinal.Utilizados em equalizao, telecomunicaes, processamento de imagens, etc.

Classificando os FiltrosQuanto a tecnologia:Analgicos:Filtros analgicos passivosFiltros analgicos ativos

Digitais

Classificando os Filtros

Quanto ao tempo:DiscretoContnuo

Classificando os FiltrosQuanto a operao realizada:LinearNo-LinearQuanto a resposta a um impulso:FinitaInfinitaFiltros LinearesFiltros Passa-BaixasFiltros Passa-AltasFiltros Passa-FaixaFiltros Rejeita-Faixa

Filtros Passa-BaixasComponentes de baixa freqncia so inalterados.

Componentes de alta freqncia so atenuados.Filtros Passa-Baixas

Filtros Passa-BaixasExemplos:Acstico:Uma parede atua como um filtro passa-baixas para o som.Eletrnico

Filtro Passa-Baixas

26Filtros Passa-Altas

Componentes de baixa freqncia so atenuados.

Componentes de alta freqncia so inalterados.

27Filtros Passa-Altas

28Filtros Passa-AltasExemplos:Eletrnico

29Filtro Passa-Altas

30Filtros Passa-Faixa

Componentes do sinal que estejam na faixa do filtro so inalterados.

Componentes do sinal que estejam fora da faixa do filtro so atenuados.

Pode ser implementado com a juno de um filtro Passa-Baixas e um Passa-Altas.Filtros Passa-Faixa

Filtros Passa-FaixaExemplos:Eletrnico

Filtros Passa-Faixa

34Filtros Rejeita-FaixaComponentes do sinal que estejam na faixa do filtro so atenuados.

Componentes do sinal que estejam fora da faixa do filtro so inalterados.

Pode ser implementado com a juno de um filtro Passa-Baixas e um Passa-Altas.

Filtros Rejeita-Faixa

Filtros Rejeita-FaixaExemplos:Eletrnico

Filtros Rejeita-FaixaFiltros Notch:Um tipo particular de Filtro Rejeita-Faixa que possui uma faixa muito estreita.

http://www.jhu.edu/~signals/listen-new/listen-newindex.htm38DOLBYUm sistema de reduo de rudos de udio o nome Dolby tornou-se sinnimo de tecnologia de reduo de rudos

Introduzido por Ray M. Dolby em 1965, co-fundador da Dolby Laboratories Inc.

Hoje conhecido como Dolby A-type empregado para gravaes em fita e transmisses

Dolby A-TypeProv uma reduo de 10 dB nos rudos de transmisso e gravao, efeitos de modulao imperceptveis, baixa distoro e baixo nvel de gerao de rudos internos

Permanece em uso em estdios de gravao (udio e filmes) e difusoras ao redor do mundo

Dolby B-Type (1968)Verso para o pblico consumidor de gravadores de fitasReduo de 10 dB no rudo em freqncias acima de 1kHzMais simples e mais barata que a tecnologia Dolby Type-A

Dolby C-TypeAplicaes em gravadores profissionais de videocassetes

Reduo de 20 dB nas faixas de freqncia mais altas

Dolby SR (Spectral Recording)O segundo sistema para uso profissional produzido pela Dolby Labs Inc, em uso desde 1986

Reduo de 25 dB nas faixas de freqncia mais altas

Maximiza o sinal gravado usando sries complexas de filtros que mudam de acordo com o sinal de entrada

Dolby S-TypeIntroduzido em 1990, como sistema de reduo de rudos para gravadores de fitas

Reduo do rudo em 10 dB nas freqncias baixas e mais de 24 dB nas freqncias mais altas

Tcnicas de reduo bastante semelhantes ao do Dolby SR

ModulaoPor que modular?Permite que vrios sinais possam ser transmitidos no mesmo canal.Melhor adequao do sinal s caractersticas dos canais.Reduo da banda relativa facilita transmisso com qualidade.Resolver problemas de engenharia.Modulao AMAquela cuja variao da amplitude da portadora se d em funo do sinal modulador, que o sinal a ser transmitido.Fase e freqncia constante.Portadora: A*cos(wc*t)fc = wc/2Sinal modulador:Sinal (som) a ser transmitido f(t)

Modulao AM

PortadoraSinal moduladoSinais transmitidosSinal de vozDe 0,4 KHz a 3,4 KHzSinal de udioDe 0.01 KHz a 20KHzSinal de vdeoDe 0,01KHz a 4,2MHz

AM:Tipos/Eficincia AM-DSB (Double Side Band):Este o mtodo que d origem a todos os outros mtodos de modulao em amplitude.Modulador e demodulador simples de implementar e barato.Desperdcio de potncia devido a transmitisso da portadora.Desperdcio em largura de faixa para transmitir as duas bandas.Baixa eficincia: no mximo 16,7%.AM:Tipos/Eficincia AM-SSB (Single Side Band):Melhora a eficincia do sistema, transmitindo somente a banda lateral superior ou inferior (USB Upper Side Band ou LSB-Lower Side Band).Portadora no transmitida, exige um receptor coerente.Circuito do modulador e demodulador complexo e caro.Ocupa menos estaes que o AM-DSB.Menos rudo do que no AM-DSB.Alta eficincia: aproveita at 100%.AM:Tipos/Eficincia AM-VSB (Vestigial Side Band):A modulao SSB no tem boa resposta em baixas freqncias e os filtros so de difcil realizao.Uma das bandas quase totalmente transmitida e a outra quase totalmente suprimida.Privilegia a economia de banda, sem circuitos muito complexos.Demodulador simples e barato.Surgiu junto com a televiso.

AM: Onde utilizada?AM-DSBRadiodifusoAM-SSBRdio-amador (ondas curtas) e walkie-talkieComunicao ponto-a-pontoAM-VSBTransmisso da poro de vdeo do sistema pblico de televisoModulao em nguloNeste tipo de modulao o ngulo da portadora varia de acordo com o sinal modulador.Neste tipo de modulao temos:Modulao em freqncia (FM);Modulao em fase (PM);

Modulao PMAquela cuja variao da fase instantnea linearmente proporcional ao sinal modulador.Amplitude constante.Semelhante a modulao FM.No possvel saber se uma onda FM ou PM apenas pela forma de onda ou espectro : preciso ter como referncia o sinal modulador.

Modulao FMAquela cuja variao da freqncia instantnea em torno da freqncia da portadora proporcional ao sinal modulador

Ou seja, se finstantneo = finstantneaDoSinal fportadora

Um sinal FM :finstantneo = Constante * f(t)Modulao FMTanto emFM como em PM, a amplitude da onda modulada CONSTANTEVdeo Applet

FM:Tipos/Eficincia FM(t) = A cos(ct + senmt)

Banda Estreita (NBFM): 1 Ampla utilizao Banda passante depende essencialmente da amplitude do sinal modulador Aproximadamente 100% de Eficincia WBFM vs. AMModelada em Freqncia e no em AmplitudeNo economiza banda Proteo do sinal contra rudos de amplitudeMaior qualidade na transmissoEficincia

FM: Onde utilizada?NBFMComunicao em Servios pblicos (polcia, bombeiros)30 50 MHz, 136-174 MHz, 450-470 MHz, 800 MHz Rdio Amador 29.5 29.7 MHZ, 52 54 MHz, 144 148 MHz, 222 225 MHz, 440 450 MHz, 902 MHz, 1240 1300 MHz e < 2.3 GHzFonte: http://www.ycars.org/EFRA/Module%20B/fmapps.htmFM: Onde utilizada?WBFMudio Televiso AnalgicaComunicao ponto-a-pontoTroca de dados Rdio FM88 108 MHz Fonte: http://www.ycars.org/EFRA/Module%20B/fmapps.htmRdio: Princpio de Funcionamento

Rdio: Esquemtico e Espectros

FONTE: http://www.burgoseletronica.net/blocosdoradioamfm.htmFM: 88 a 108 MHz e f = 75 kHzAM: 530 a 1650 kHz

Rdio: Antena

FONTE: http://www.burgoseletronica.net/blocosdoradioamfm.htmRecepo dos sinais das EmissorasTodas Emissoras + Rudos

Rdio: Sintonia

FONTE: http://www.burgoseletronica.net/blocosdoradioamfm.htmSintonizar EmissoraReduzir para Freqncia IntermediriaIgual para todas Emissoras Facilitar Filtragem

Rdio: Detetor ou Demodulador

FONTE: http://www.burgoseletronica.net/blocosdoradioamfm.htmAmplificar sinal DemodulaoSeparar udio da FI Utilizando demoduladores AM e FM

Rdio: Amplificao do udio

FONTE: http://www.burgoseletronica.net/blocosdoradioamfm.htmAmplificar sinal Potncia suficiente para produzir som no falanteReceptor Super-Heterdino

TV AnalgicaTransmisso Analgica Antiga

Transmisso Analgica Moderna

TV AnalgicaUma cmera de vdeo obtm uma imagem de uma cena.

A cmera rasteriza a cena.

Sinais de sincronizao

TV em Cores: Uma revoluoUm sinal extra de crominncia acrescentado pela superposio de uma onda senoidal de 3,579545 MHz sobre um sinal padro preto e branco.

Uma mudana de fase no sinal de crominncia indica a cor a ser exibida.

Uma TV preto e branco filtra e ignora o sinal de crominncia. Uma TV em cores retira essa informao do sinal e decodifica a mesma.Transmisso AnalgicaSinal de VideoAmplitude modulada

Sinal de udioFreqncia modulada (+/- 25 KHz)Quando voc acrescenta som, um sinal de TV necessita de 6 MHz de banda.

O que h de errado com a tv analgica?A falta de interao!Com a TV Digital, o espectador poder votar no eliminado do Big Brother ou comprar a roupa da atriz principal da novela com o controle remoto

Renato Sabatine, pesquisador da UnicampA Resoluo!Resoluo de TV Analgica:Cerca de 512 x 400 pixels (definio normal)Fantasmas e chiados

Resoluo de um monitor de computador:Cerca de 640 x 480 pixels

Resoluo de Full HD1920 x 1080 = 2.073.000 pixelsSinal DigitalEm seu canal digital, cada radiodifusor envia um total de 19,39 megabits por segundo (Mbps) de dados digitais.Como utilizar?nico programa: 19,39 MbpsSubcanais: diviso do canal em vriossinais diferentes (talvez quatrosinais de 4,85 Mbps cada uma).

Progressivo X EntrelaadoEntrelaadoMetade das linhas da resoluo total a cada 1/60 segundosProgressivotodas as linhas da resoluoFormatos de compresso digital 480p 640 x 480 pixels progressivos 720p 1280 x 720 pixels progressivos 1080i 1920 x 1080 pixels entrelaados 1080p 1920 x 1080 pixels progressivos

GingaMiddleware de especificao abertaCamada de software intermediriaConsiste de mquinas de execuo das linguagens oferecidas e bibliotecas de funesGinga-J e Ginga-NCL

Investimentos governamentais?

Tema para um prximo seminrio...