tele comunicaÇÕes
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INFORMAÇÕES•som•imagem•texto
voz,tambor,fumaça,correio,telégrafo,faxTV,internet, ...
distância
Comunicação: transferência de sinais (informações) de um ponto (origem) a outro (destino), envolvendo a transmissão, a recepção e o processamento da informação.
Sistema de Comunicação: conjunto de dispositivos (eletrônicos e eletromagnéticos) para transferência de informações (sinais elétricos e ópticos).Comunicação Analógica: informação codificada como um sinal analógico (onda eletromagnética com amplitude, freqüência ou fase) variando no tempo.Comunicação Digital: informação codificada como um sinal digital (níveis eletromagnéticos, discretos altos ou baixos) variante no tempo.
TransmissorMeio de
TransmissãoReceptor
SinalTransmitido
SinalRecebido
InformaçãoRecebida
InformaçãoTransmitida
Transmissor: transforma a informação em sinal para vencer a distância até o receptor.
Meio de Transmissão: transporta o sinal do transmissor (fonte) ao receptor (destino).Responsável pelo desempenho e pelo tipo de transmissor e receptor utilizado.
Receptor: resgata a informação presente no sinal e o transforma no formato original.
Fonte de Informação: origem da mensagem ou informação na forma de som, imagem ou texto.
Destino: local onde a informação será recebida e utilizada.
Sistema de Comunicação: transporta a informação da fonte ao destino, preservando as suas características.
Fonte deInformação
Sistema deComunicação Destino
InformaçãoTransmitida
InformaçãoRecebida
SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES SINAIS ELÉTRICOS
Sistemas via Cabos: utiliza cabos condutores (linhas de transmissão) para guiar as informações (sinais elétricos ou ópticos).Confiabilidade de operação, pouca flexibilidade para ampliação, altos custos de implantação e operação.Exemplos: telefonia fixa, TV a cabo, redes locais (LAN´s).
Sistemas via Rádio: utiliza o espaço como meio de transmissão. Grandes distâncias, equipamentos complexos, confiabilidade dependente da propagação das OEM, flexibilidade para ampliação e baixos custos de implantação e operação.Exemplos: radio, TV, telefonia móvel, redes remotas (WAN´s).
SISTEMA
CARACTERÍSTICAS Cabo (LT) Rádio (OEM)
implantação do sistema
flexibilidade de expansão
distâncias indicadas
investimentos (redes e centrais)
custo operacional
comunicação móvel
confiabilidade
complexa
pouca
urbanas (curtas)
maiores
alto
inviável
excelente
simples
muita
qualquer
menores
baixo
viável
baixa
SISTEMAS VIA RÁDIO
TRANSDUTOR
MODULADORDEMODULADOR
TRANSDUTOR
AMPLIFICADORDE POTÊNCIA
AMPLIFICADORSINTONIZADO
sinal transmitido sinais captadosLTLT
sinal (modulado)selecionadosinal modulado
OSCILADOR(PORTADORA)
sinal modulante
sinal (modulante)recuperado
microfonecâmera
alto-falantevídeo
INFORMAÇÃO
OEM
TRANSDUTORES, MODULADORES E DEMODULADORES
TRANSDUTORES convertem o sinal original (som, imagem, texto) em sinais elétricos, e vice-versa. Transdutores eletroacústicos: microfones e alto-falantes.
MODULADORES tornam adequados os sinais elétricos dos transdutores para serem transmitidos em forma de ondas eletromagnéticas (modulação em amplitude, freqüência ou fase).
DEMODULADORES recuperam a informação incorporada ao sinal modulado.
SISTEMAS VIA RÁDIO
Transmissor Receptor
Sinal RFTransmitido
Sinal RFRecebido
InformaçãoRecebida
InformaçãoTransmitida
EstaçãoTransmissora
EstaçãoReceptora
ANTENAS
ONDAS ELETROMAGNÉTICAS (OEM´s): • veículo para a informação entre o transmissor e o receptor.• irradiação pelo espaço, dispensando meios físicos para transmissão.
m10.1510.20
10.3
f
c 33
8
Antena da ordem de 15 km
Transmissão sonora direta em 20 kHz no ar
!!!
Necessidades de Modulação
Irradiação
Uma irradiação eletromagnética eficiente necessita de antenas com dimensões físicas da ordem do comprimento de onda λ.
Muitos sinais, especialmente os de áudio, possuem freqüências muito baixas, necessitando de estruturas muito grandes para uma irradiação direta.
MODULAÇÃO
f
v
TRANSDUTORinformação
MODULADOR• amplitude• fase• freqüência
sinal elétrico (OEM)
ANTENAcomprimentoda ordem de
sinal modulante
m
onda portadora (0>> m)
sinal modulado
0
dentre outras
maior f → maior alcance
menor → menor antena
antena grande
baixo alcance f
v
MODULAÇÃO AMModulação em Amplitude: caracteriza-se pela variação da amplitude da onda portadora com o nível do sinal que transporta a informação.
ttE
EEte m
m0
00 coscos1)(
tEte mmm cos)( tEte 000 cos)(
tcostcosEE)t(e 0
)t(f
mm0
Modulação em amplitude: AM
ttmEte m 00 coscos1)(
ttE
EEte m
m0
00 coscos1)(
A B
AB
ABm
Modulação em amplitude: AM
A B
AB
ABm
10 mAcaso extremo
Modulação em amplitude: AM
A B
AB
ABm
10 mAcaso extremo
Modulação em amplitude: AM – DSB
tmEtEt
mEte mm 0
0000
0 cos2
coscos2
)(
ttEEte mm 00 coscos)(
ttmEte m 00 coscos1)(
ttmEtEte m 0000 coscoscos)(
modulação em amplitude: AM – Double Side Band
Modulação em amplitude: AM – DSB
tmE
tE
tmE
te
m
m
00
00
00
cos2
cos
cos2
)(
e(t)
f
0E
20mE
mff 0
20mE
mff 00fmf
Modulação em amplitude: AM – DSB
200000 f 200 f
2000020
200 f 200000 f
)(Hzf
me
Sinal modulante contínuo
B=banda passante
)(Hzf
e
0f
Potência em um sinal : AM – DSB
Para determinar a potência em um sinal AM, considere a equação a seguir:
Vrms
Vp
2
2
2
P 2
R2RR
Vp
Se esse sinal de tensão estiver presente em uma antena de impedância real efetiva R, então a potência de cada componente será determinada a partir de picos de tensão de cada sinal sinusoidal.
Potência em um sinal : AM – DSB
Sendo assim, para a portadora, temos : Ep
Pp
2
R2E para cada uma das componentes das bandas laterais, temos:
m . Ep
Pbls
2
R
2
2
m . Ep 4.
R
2
2
2m . Ep 4 .
R
2
2
2
m . Pp
4
2
Pp
Potência da Banda Lateral Superior
Potência da Banda Lateral Inferior
Potência em um sinal : AM – DSB
A potência total é igual ao sómatório de todas as potências, ou seja, Pp + Pbls + Pbli . Vejamos:
PbliPblsPpPtotal
m . Pp
4
2 m . Pp
4
2Ptotal Pp
Ptotal Ppm
2
21
Potência em um sinal : AM – DSB
Ex: Determine a potência total do sinal AM, onde Ep = 30 Vp e m = 66,7%. A impedância efetiva da antena é de 50Ω.
Ptotal Ppm
2
21
Ep
Pp
2
R2
30
2
502 .
900
100 9 W
92
21 0,667
11 W
Eficiência do sinal : AM – DSB
A eficiência é a razão entre um sinal de potência observado de um sistema e o sinal total de potência deste mesmo sistema. Para a modulação AM, a eficiência depende diretamente do índice de modulação m e pode ser calculada através da fórmula a seguir:
m
2
ᶯp2 + m
2100 %
Assim para m=1, temos uma eficiência de potência de portadora de: 2
ᶯp2 + 1
2100 %
1
66,7 %
Eficiência da portadora
Modulação em amplitude: AM – DSB
CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB
Geram sinais AM – DSB a partir de um sinal de informação (sinal modulante) e uma onda portadora com freqüência muito maior do que o sinal modulante
Seu funcionamento baseia-se no
aproveitamento da região quadrática ,
idealizada a parti da curva característica do
transistor.
CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB
vBE
a) modulador quadrático a transistor
A curva característica do transistor seguirá o modelo exponencial,
formando em um dado momento uma parábola.
Este fenômeno é chamado de modulador
quadrático
tEe mmm cos
tEe 000 cos
CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB
b) modulador síncrono a diodo
D1 = chave síncrona a f0 tEe
tEe mmm
000 cos:)1(
cos:)2(
Keee m 0
CIRCUITOS MODULADORES AM – DSB
c) modulador síncrono a transistorSeu funcionamento é idêntico ao
modulador sincrono a diodo, porém o chaveamento é realizado pelo transistor que
trabalha em estado de corte ou condução
tEe mmm cos tEe 000 cos
Modulação em amplitude: AM
TRANSMISSORMODULADORAM – DSB
RECEPTORDEMODULADORAM – DSB
Modulação em amplitude: AM – DSB
CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB
Recuperam o sinal da informação(modulante)a partir do sinal AM – DSB recebido por uma antena.
CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB
DETECTOR DE ENVOLTÓRIA
Ao passar pelo diodo o sinal será retificado. Os elementos R e C
serão responsáveis pela constante de tempo de descarga do capacitor
Os elementos R e C serão responsáveis pela constante de tempo de descarga do capacitor
A saída do detector apresentará a somatória de dois sinais, sendo um identificado como tensão contínua média (EDC) e o outro a senóide que transporta a informação.
O sinal EDC será facilmente extraído por um filtro acoplado em um estágio posterior ao detector de envoltória.
Constante de tempo do
detector de envoltória:
CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB
DETECTOR DE ENVOLTÓRIA: Cuidado Especial
Descolamento da envoltória Má filtragem da envoltória
Saída desejável
RC baixaf≈f0
RC altaf<fm
fmmRC 21
Se a constante de tempo for muito alta , a demodulação sofrerá deslocamento.
Se a constante de tempo for muito baixa , haverá uma má filtragem da envoltória que carrega a informação.
CIRCUITOS DEMODULADORES AM – DSB
DETECTOR DE ENVOLTÓRIASaída desejável
max2
1
mfmRC
m
m
RC
fm
1
;1 max
freq. de corte de um FPB
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