Princ

1
Princípios de Comunicação Conceitos de FM
(4ª. Parte)
Prof. Dr. Naasson Pereira de Alcantara Jr. Prof.
Dr. Claudio Vara de Aquino
UNESP - FE DEE naasson_at_feb.unesp.br aquino_at_feb.u
nesp.br
2
Modulação Analógica
SINAL MODULANTE
Sc Ac(t) cos(?0t F0)
Sc Ac cos?0t F(t)
Sc Ac cos?(t).t F0
3
Modulação em Freqüência (FM)
Interferência direta de em(t) na velocidade
angular ou na freqüência instantânea do sinal
modulado e(t)
? aumento da freq. de e(t) em relação a e0(t)
? diminuição da freq. e(t) em relação a e0(t)
? freqs. iguais para e(t) e e0(t)
l variável no tempo
4
Modulação em Freqüência (FM)
tom modulante
5
Modulação em Freqüência (FM)
índice de modulação FM desvio máximo de fase que
sofre o sinal modulado.
FM Frequency Modulation
6
Modulação em Freqüência (FM)
LARGURA DE FAIXA OCUPADA PELO SINAL FM
FCC
P
B 2 (15 75) 180 kHz radiodifusão comercial
f
B 2 (15 25) 80 kHz som da TV
7
OSCILADORES
Amplificador com realimentação positiva
Entrada tensão contínua
Saída tensão alternada
ganho de malha fechada
8
OSCILADORES
Amplificador com realimentação positiva
Entrada tensão contínua
Saída tensão alternada
oscilação
ganho infinito
9
OSCILADORES
oscilação
CIRCUITO SINTONIZADO
10
OSCILADORES
choque de RF
Oscilador a três impedâncias
Varicap ou Varactor diodo com capacitância
variável
11
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES MÉTODO DIRETO
R1, P1, R2 polarização Vp em torno de C0
região linear
choque de RF
Vp em(t) no varicap
12
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES MÉTODO DIRETO
Onda portadora
13
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES MÉTODO DIRETO
14
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES MÉTODO DIRETO
15
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES MÉTODO DIRETO
Pequenas variações (lineares) do varicap em torno
de C0
Modulação em freqüência FM
16
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES MÉTODO DIRETO
Modulação em freqüência FM
coeficiente angular
17
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES MÉTODO DIGITAL
Onda quadrada
Filtragem da fundamental
Modulação em freqüência
Sinal modulante informação
18
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES MÉTODO DIGITAL
Emissor Comum
FPF(f0)
seguidor de emissor
amplificador p/ peq. sinais com inversão de fase
multivibrador astável T3 e T4 fontes de corrente
19
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES MÉTODO DIGITAL
T3 e T4 fontes de corrente
b grande ? IE IC I
R4R5RE
VP polarização
VCONT VP em(t)
VCC VCONT vEB IRE
II0 DI corrente modulada
20
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MODULADORES MÉTODO DIGITAL
corrente proporcional ao sinal modulante
R4R5RE
Hz / V
21
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS DEMODULADORES
Detector de inclinação
Detector de inclinação balanceado
Detector FosterSeeley
Detector de relação
22
Circuito RLC paralelo
C
L
23
Circuito RLC paralelo
C
L
Fator de Qualidade
24
Circuito RLC paralelo
C
L
25
Circuito RLC paralelo
C
L
26
Circuito RLC paralelo
C
L
27
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS DEMODULADORES DETECTOR DE INCLINAÇÃO
1) Converte sinal FM em AM 2) Recupera em(t) com
um detector de envoltória
f0 lt fR e B 2 (Df fm)
DETECTOR DE ENVOLTÓRIA
CIRCUITO RESSONANTE
28
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS DEMODULADORES DETECTOR DE INCLINAÇÃO
Converte sinal FM (modulado) em AM Ganho linear
do filtro fora da ressonância
FM
AM
Recupera em(t) com um detector de envoltória
DETECTOR DE ENVOLTÓRIA
CIRCUITO RESSONANTE
eREC(t) K em(t)
29
Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES DETECTOR DE INCLINAÇÃO BALANCEADA
curva S
Detectores de inclinação simétricos
vC4vC5
30
Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES DETECTOR DE INCLINAÇÃO BALANCEADA
31
Circuito RLC paralelo (recordando)
C
L
No detector balanceado
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES DETECTOR DE INCLINAÇÃO BALANCEADA
f0 10,7 MHz (FI) f1 10,7 0,2 10,5 MHz f2
10,7 0,2 10,9 MHz
Q f 10,5 10,6 10,65 10,7 10,75 10,8 10,85 10,9
10 Av -0,19 -0,11 -0,05 0 0,06 0,11 0,16 0,20
50 Av -0,74 -0,38 -0,17 0 0,20 0,41 0,62 0,75
200 Av -0,93 -0,16 -0,06 0 0,07 0,17 0,40 0,93
33
Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES DETECTOR DE INCLINAÇÃO BALANCEADA
dois filtros duas sintonias
34
Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES DETECTOR FOSTER SEELEY
DISCRIMINADOR DE FASE
Defasagem no sinal de fuga da sintonia f0 de um
circuito LC
circuitos ressonantes simétricos L2C2 L3C3
a
L2
vFM acoplado entre L2 e L3
va vb
L3
tensão secundária em quadratura adiantada da
primária
b
35
Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES DETECTOR FOSTER SEELEY
DISCRIMINADOR DE FASE
carga resistiva I em fase com vFM
f fr
vFM acoplado entre L2 e L3
a
L2
L3
vO va vb
vO 0
b
36
Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES DETECTOR FOSTER SEELEY
DISCRIMINADOR DE FASE
carga indutiva I atrasada de vFM
f lt fr
vFM acoplado entre L2 e L3
a
L2
L3
vO va vb
vO gt 0
b
37
Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES DETECTOR FOSTER SEELEY
DISCRIMINADOR DE FASE
carga capacitiva I adiantada de vFM
f gt fr
vFM acoplado entre L2 e L3
a
L2
L3
vO va vb
vO lt 0
b
38
Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES DETECTOR FOSTER SEELEY
DISCRIMINADOR DE FASE
DESVANTAGEM Detecta variações na amplitude de vFM
vO va vb
a
L2
L3
Os fasores Va e Vb variam com vFM
proporcionalmente a em(t)
b
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Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES DETECTOR DE RELAÇÃO
DISCRIMINADOR DE FASE
Defasagem no sinal de fuga da sintonia f0 de um
circuito LC
(R1 R2) C6 alta.
circuitos ressonantes simétricos
va vb cte
vFM acoplado entre L2 e L3
tensão secundária em quadratura adiantada da
primária
diagramas fasoriais de Foster Seeley
40
Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADORES DETECTOR DE RELAÇÃO
DISCRIMINADOR DE FASE
Independente de vFM va vb constante
(R1 R2) C6 alta.
Compensação va aum. ? vb dim. va dim. ? vb aum.
va vb cte
(R1 R2)
41
recordando
...
42
Modulação em Freqüência (FM)
MODULAÇÃO EM FREQUENCIA FM
43
Modulação em Freqüência (FM)
MODULAÇÃO EM FREQUENCIA FM
- Moduladores com região linear restrita
multiplicação de freqüência
FMFE ou NBFM
FMFL ou WBFM
- b (índice de modulação) pequeno
- Tendência a faixa estreita (FMFE)
b pequeno
44
Modulação em Freqüência (FM)
MODULAÇÃO EM FREQUENCIA FM
- Moduladores com região linear restrita
multiplicação de freqüência
FMFE ou NBFM
FMFL ou WBFM
- b (índice de modulação) pequeno
- Tendência a faixa estreita (FMFE)
b pequeno
Multiplicando a(s) freqüência(s) por n
maior sensibilidade
maior desvio de freqüência no sinal modulado
45
Modulação em Freqüência (FM)
eFM(t)
em cascatas de até 4 x
CIRCUITOS MULTIPLICS. f0 ? 48 f0
MOD. BAL.
AMP. POT.
em(t)
FMFL
f0 Df
48 f0 48 Df
OSCIL. XTAL
f0
e0(t)
ARMSTRONG FMFE
88 MHz f0 108 MHz Df 75 kHz
O TRANSMISSOR FM
46
Modulação em Freqüência (FM)
CIRCUITOS MULTIPLICADORES
Amplificadores classe C
em cascata
VCC
C2
Gera pulsos (harmônicas nf) FPF (LC2)
sintonizado em
L
C1
C3
f
R
47
Modulação em Freqüência (FM)
PLL Phase Locked Loop
Mallha de travamento de fase
Na entrada do modulador FM
VCO modulador FM a varicap
f0
em(t)
OSCILADOR CONTROLADO POR TENSÃO
ao grupo de multiplicadores
VDC(Df)
e
f0/n
DIVISOR DE FREQ. POR n
tratamento digital
COMPARADOR DE FASE
FPB VDC(Df)
e Df
fC/m
COMPARADOR DE FASE proporcional a em(t)
DIVISOR DE FREQ. POR m
OSCILADOR A CRISTAL
malha travada
fC(ref)
VDC(Df) Valor médio filtrado de e
ESTABILIDADE EM f0 DA PORTADORA EM FMFE
48
Modulação em Freqüência (FM)
Sinal modulado em FM com b pequeno
Após misturador - freqüência da portadora
alterada - desvio de freqüência mantida
Heterodinação
f0A DfA
em(t)
2º. GRUPO DE MULTIPLIC.
MODUL. FM
AMP. POT.
1º. GRUPO DE MULTIPLIC.
MIX
fC
OSCIL. XTAL.
TRANSMISSÃO PROFISSIONAL EM FM
49
Modulação em Freqüência (FM)
RECEPTOR FM MONOFÔNICO
eFM
AMP. DE FI
AMP. E FILTRO RF
DETECTOR FM
MIX
LIMITADOR
DEÊNFASE
fOL
realimentação negativa
OSCIL. LOCAL
CAF
CONTROLES . VOLUME . TONALIDADE
AMP. AUDIO
sintonia
50
Modulação em Freqüência (FM)
FM ESTÉREO
Informações dos canais L(t) left esquerdo e
R(t) right direito codificadas e
decodificadas em estéreo.
Sinais modulantes na mesma faixa espectral
Receptores mono direito adquirido
FCC
fm 15 kHz Df 75 kHz
15
15
51
Modulação em Freqüência (FM)
FM ESTÉREO
Informações dos canais L(t) left esquerdo e
R(t) right direito codificadas e
decodificadas em estéreo.
Sinais modulantes na mesma faixa espectral
Receptores mono dois canais misturados ou
somados (L R)
FCC
fm 15 kHz Df 75 kHz
52
Modulação em Freqüência (FM)
FM ESTÉREO
Codificação ou matriciação do sinal modulante
estéreo
Sinal modulante em(t) injetado no modulador FM
faixa SCA em FM SCA Secondary Communication
Authorization
em(t)
LR
LR em AM-DSB/SC
sinal piloto
f(kHz)
0
15
19
23
53
53
Modulação em Freqüência (FM)
novos fatores
FM ESTÉREO
Se fm 53 kHz e Df 75 kHz
B 2 (75 53) 256 kHz
em(t)
50 emissoras entre 88 e 108 MHz garantem B 400
kHz
LR
LR em AM-DSB/SC
sinal piloto
f(kHz)
0
15
19
23
38
53
X 2
54
Modulação em Freqüência (FM)
FM ESTÉREO Geração do sinal codificado
(matriciado) em(t)
Subportadora es(t) Es cos (2p x 38 x 103 t) V
Sinal piloto ep(t) Ep cos (2p x 19 x 103 t) V
DSB/SC
em(t)
ao modulador
mono
55
Modulação em Freqüência (FM)
em(t)
LR
FM ESTÉREO Sinal Codificado
LR em AM-DSB/SC
f(kHz)
0
15
23
19
38
53
Filtragens simultâneas
56
Modulação em Freqüência (FM)
DEMODULADOR AM-DSB/SC
do detetor
aos circuitos de deênfase
DOBRADOR DE FREQUENCIA
curva S
FM ESTÉREO Decodificação do sinal
57
Modulação em Freqüência (FM)
LR em AM-DSB
SOMADOR
Reinserção da subportadora no sinal L R
(LR)es
do detetor
DOBRADOR DE FREQUENCIA
MATRIZ DECODIFICADORA
curva S
FM ESTÉREO Decodificação do sinal
58
Modulação em Freqüência (FM)
(LR)es
REINSERÇÃO DA SUBPORTADORA no sinal LR
(LR) em DSB
59
Modulação em Freqüência (FM)
Reinserção da subportadora no sinal codificaddo
do detetor
DOBRADOR DE FREQUENCIA
MATRIZ DECODIFICADORA
curva S
em(t) sinal codificado
FM ESTÉREO Decodificação do sinal
60
Modulação em Freqüência (FM)
RECEPTOR FM ESTÉREO
STEREO
AMPLIFIC. DE RF
OSCIL. LOCAL
61
Amplificador operacional como
SUBTRATOR
SOMADOR
R
R
2R

R

L(t)R(t)
R(t)
R

L(t)
R

L(t)
L(t)R(t)
R
R(t)
R
R
62
Dobrador de frequencia
Amplificador Classe C em 38 kHz
Retificador em onda completa
63
Matriz decodificadora
(LR) retif.
L-R(LR)
Reinserção da subportadora em LR
64
Matriz decodificadora
Reinserção da subportadora em em
65
Matriz decodificadora
66
F I M