Geração e demodulação de sinais AM

GERAÇÃO E DEMODULAÇÃO DE
SINAIS AM-DSB
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
OBJETIVO:
Dados
e
provocar a multiplicação dos dois sinais:
PRODUTO
s (t ) = Ac [1 + k a m(t )] cos( 2πf c t ) → SINAL MODULADO
c(t ) = Ac cos(2πf c t ) → PORTADORA
m(t ) → MENSAGEM
1 + k a m(t ) → ENVOLTÓRIA
TIPOS DE CIRCUITOS MODULADORES:
1 – Modulador por Chaveamento
2 – Modulador usando Circuito Não Linear
3 – Controle de Ganho
4 – Multiplicação Direta
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
1 – Modulador por Chaveamento
CHAVEADOR
FPF
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
1 – Modulador por Chaveamento
O circuito chaveador abre e fecha no período
Isso equivale a multiplicar o sinal por um trem de pulsos.
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
1 – Modulador por Chaveamento
Representando ec(t) em série de Fourier, tem-se:
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
1 – Modulador por Chaveamento
Forma de Onda
Analógica em Banda Base
(Sinal Modulante)
Forma de Onda
Periódica de Chaveamento
Sinal Modulante Chaveado
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
1 – Modulador por Chaveamento
Modulação em
Modulação em
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
Espectro do Sinal Modulado AM-DSB
O sinal que nos interessa é:
Filtro Passa
Faixa (FPF)
Depois do FPF centrado
em
e com banda
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
Espectro do Sinal Modulado AM-DSB
Pré-AMP
CHAVEADOR
AMP. POT.
FPF
~
Oscilador
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
2 – Modulação por Elemento Quadrático
Este método utiliza o fato da multiplicação ocorrer em um
elemento não linear:
Multiplicação de
por
= Modulação
A resposta não linear de componentes eletrônicos costuma ser
uma exponencial que pode ser aproximada por uma série:
Desta série consideramos apenas os primeiros elementos
(quadrado/cúbico)
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
2 – Modulação por Elemento Quadrático
1
R1
2
R5
3
R2
FPF
R3
R4
1
2
3
FPF
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
2 – Modulação por Elemento Quadrático
Exemplo:
Resposta do Elemento
Não Linear
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
2 – Modulação por Elemento Quadrático
Exemplo:
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
2 – Modulação por Elemento Quadrático
Espectro de
:
Sinal após o
Filtro Passa Faixa (FPF)
Depois do FPF centrado
em
e com banda
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
2 – Modulação por Elemento Quadrático
em(t) e eo(t) se somam em (i)
o resultado da soma passa por um dispositivo não linear ( que
implementa a lei quadrática ) (ii)
antes de ir para a saída do circuito o sinal passa por um FPF (iii)
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
2 – Modulação por Elemento Quadrático
em(t) e eo(t) se somam em (iii), na tensãoVGS
o resultado da soma, tensão VGS , gerará, pelo efeito do transistor (
dispositivo não-linear ), uma corrente de dreno em (iv)
a corrente de dreno tem uma característica quadrática expressa por:
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
2 – Modulação por Elemento Quadrático
Na corrente de dreno são encontradas as componentes da modulação
AM-DSB. Além das componentes do AM-DSB existem outras
componentes que são eliminadas pelo filtro passa-faixa (v) antes de
deixar o circuito como sinal modulado AM-DSB.
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
3 - Modulação por Variação de Ganho
O CA 3080 é um Amplificador operacional de transcondutância.
Como o próprio nome sugere este amplificador transforma a
diferença entre as tensões de entrada em uma corrente de saída.
Possui uma entrada capaz de ajustar o ganho do amplificador
io=gm(v+ - v-) gm=k.im
GERAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
3 - Modulação por Variação de Ganho
Z o = RL
im
Vo = Vi g m RL
g m = 20im
(
Am + VCC − 0,6 )
=
Rm
Projetar um Modulador AM-DSB, com as seguintes características:
fc=250 K Hz, fm=5 K Hz, Am= 1 V, Vcc = 12 V, vi= 50 m V,
vo= 1 V, Zo= 10 K ohm
DEMODULAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
A Demodulação é o processo de recuperação do sinal
modulante, a partir do sinal modulado, e é feita transladando-se
o sinal modulante
para a posição em torno do zero hertz
(banda base).
Matematicamente isto é feito multiplicando-se o sinal AM-DSB
por
, que é o sinal de portadora.
Translação para
Termo que elimina a
portadora transladando
para 0 Hz
DEMODULAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
DETETOR DE ENVOLTÓRIA
DEMODULAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
DETETOR DE ENVOLTÓRIA
Passando pelo diodo, fica apenas a parte superior da onda:
Portadora retificada e portanto
temos meia onda
DEMODULAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
DETETOR DE ENVOLTÓRIA
A série de Fourier para meia onda é dada por:
DEMODULAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
DETETOR DE ENVOLTÓRIA
Calculando
temos:
Podemos verificar que o sinal original
está presente em
.
Passando pelo filtro passa baixa (FPB) podemos recuperar a informação original.
Filtro Passa Baixa (FPB)
Sinal Recuperado
DEMODULAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
DISPOSITIVO NÃO-LINEAR
Resposta do Elemento
Não Linear
Razão entre Sinal
Desejado e Indesejado
DEMODULAÇÃO DE SINAIS AM-DSB
10 K ≤ RL ≤ 47 K
R
Z i = 2,4 R se
= 0,1
RL
f CORTE
1
=
R
6π [1 + S ]RC
R