DEMODULADORES PRINCIPIOS BÁSICOS PARA AM
Demoduladores: princípios básicos para AM e FM O processo básico das telecomunicações consiste em adicionar o sinal das informações que se deseja transmitir ao sinal de transmissão (portadora), ou seja, uma modulação. No receptor, deve ocorrer o processo inverso, isto é, o sinal original deve ser separado do sinal recebido por um circuito demodulador (ou detector). 1-) Modulação de amplitude (AM): conceitos básicos Depois da telegrafia, é certamente o método mais antigo de transmissão e recepção de sinais. Ainda bastante usado em rádio, televisão analógica e outros equipamentos de comunicação. Quando um sinal modulante de freqüência fs varia a amplitude de uma portadora de freqüência fp, há na realidade formação de duas novas portadoras, chamadas bandas laterais, de freqüências acima e abaixo da portadora, conforme indicadas na figura: Portanto, o que realmente se transmite é a portadora e as bandas laterais. E notar que toda informação do sinal modulante está nestas últimas e não na portadora central. Os gráficos da Figura 1.1 foram obtidos em uma planilha Excel, com dados numéricos calculados em intervalos discretos. O autor usou valores de intervalos de forma a evitar uma planilha muito grande e, portanto, algumas formas de onda não parecem exatamente senoidais devido a aproximações. Mas devem assim ser consideradas. A suposição de um sinal senoidal simples é apenas uma questão de clareza. Um sinal mais complexo como áudio tem um espectro contínuo, hipoteticamente representado na parte esquerda da Figura 1.3. E o sinal modulado terá espectro conforme indicado na mesma figura. 2-) Modulação de amplitude (AM): formulação matemática Seja a tensão do sinal da portadora dada por: Vp(t) = Ap sen(2 p fp t). E a do sinal modulante dada por: Vs(t) = As sen (2 p fs t).
3-) Modulação de freqüência (FM): conceitos básicos A modulação de amplitude apresenta a desvantagem da elevada sensibilidade a interferências. Isto é facilmente observado ao se sintonizar um receptor de AM. 4-) Modulação de freqüência (FM): formulação matemática O modelo matemático da FM não é tão simples quanto o da AM. O seu desenvolvimento completo exige conceitos como séries de Fourier e funções de Bessel. Aqui são apresentadas apenas as informações básicas, ficando os demais desenvolvimentos para uma futura atualização desta página. A igualdade anterior indica que, para pequenos índices, uma modulação senoidal de freqüência tem largura de banda similar à da modulação de amplitude (2 fs). Mas isso foi obtido com as aproximações consideradas. Na realidade, a modulação de freqüência tem infinitos pares de bandas laterais. Na prática, são consideradas apenas as mais significativas. A Figura 4.1 dá noção da distribuição de bandas significativas para diversos índices. Notar que, quanto maior o índice, menor a amplitude da portadora central. Para alguns valores, ela pode mesmo desaparecer. 5-) Modulação de amplitude (AM): um demodulador comum A Figura 5.1 ao lado dá o esquema de um demodulador comum de AM, usado desde os tempos da galena. 6-) Modulação de freqüência (FM): um detector rudimentar Desde que a amplitude da portadora de FM não varia, a demodulação não pode ser feita com o simples diodo da AM. Entretanto, um receptor de AM pode detectar precariamente uma transmissão de FM se puder sintonizar freqüência próxima. Notar que, se fp for igual a fz, não haverá detecção pois não haverá variação do sinal com a variação da freqüência. 7-) Modulação de freqüência (FM): um detector melhor O exemplo do tópico anterior pode sugerir a construção de um detector de FM com o uso de filtro. Na Figura 7.1, visualização gráfica para ambos os tipos de filtro. Assim, na saída do filtro, haverá um sinal que, além da freqüência, terá amplitude modulada que poderá ser detectada com um conjunto diodo-filtro RC usado em AM. O circuito anterior apresenta uma falha: não há bloqueio contra interferências de AM. Se existirem na entrada, estarão presentes na saída do sinal. Pode-se concluir que variações de freqüência produzem sinais de diferentes amplitudes e que interferências de AM, teoricamente, produzem sinais de iguais amplitudes nas saídas dos filtros e, portanto, não serão processadas pelo amplificador diferencial. 8-) Modulação de freqüência (FM): um outro detector Na Figura 8.1 abaixo um circuito, chamado discriminador por deslocamento de fase, que foi muito usado até certa época. C6 tem baixa reatância na faixa do sinal de entrada e, desde que C4 também tem conforme já dito, o sinal e em L3 é o sinal aplicado no circuito ressonante primário C1/L1. Supomos que a freqüência de entrada é igual à de ressonância do circuito: a tensão e está igualmente defasada de 90° em relação a e1 e e2, conforme diagrama central da Figura 8.2. Assim, e3 e e4 têm o mesmo valor absoluto e serão retificadas em contraposição pelos diodos, resultando em tensão nula na saída.
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