Teoria das ComunicaçõesProfs. Lúcio M. da Silva / André Noll Barreto
Teoria das Comunicações
3.3
Modulação em Amplitude
Single Side Band (SSB)
Vestigial Side Band (VSB)
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AM - SSB
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f fc-fc 0 Bm-Bm
M( f )
- fc f fc0
S( f )
2Bm2Bm
Banda lateral inferior
Banda lateral
superior(USB)
Banda lateral inferior(LSB)
Banda lateral
superior
Largura de banda de transmissão DSB = BT = 2Bm
Sinal DSB (Double Side Band)
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f fc-fc 0 Bm-Bm
M( f )
- fc f fc0
S( f )
2Bm2Bm
Banda lateral inferior
Banda lateral
superior
Banda lateral inferior
Banda lateral
superior
Largura de banda de transmissão SSB = BT = Bm
Sinal SSB (Single Side Band)USB (Upper Side Band)
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f fc-fc 0 Bm-Bm
M( f )
- fc f fc0
S( f )
2Bm2Bm
Banda lateral inferior
Banda lateral
superior
Banda lateral inferior
Banda lateral
superior
Largura de banda de transmissão SSB = BT = Bm
Sinal SSB (Single Side Band)LSB (Lower Side Band)
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Geração de sinais SSB: método da filtragem seletiva
Sinal Modulante
Filtro passa-faixa(deixa passar
apenas uma dasbandas laterais)
Osciladorfosc= fc
Modulador balanceado
Sinal SSB
Sinal DSB-SC
tA ccos
)(tm )(ts
Para essa geração do sinal SSB ser possível, o sinal modulante deve ter uma lacuna espectral centrada em 0 Hz.
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Geração de sinais SSB para sinais de voz
Sinais de voz com banda telefônica (300 -3200 Hz) produzem um sinal DSB-SC comuma lacuna de 600 Hz entre as bandaslaterais
cf cf f0
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Geração de sinais SSB: método da defasagem
Defasador de -90o
para 0< f <Bm
Osciladorfosc= fc
-90o
Processamento de banda básica
Modulador balanceado
Modulador balanceado
Sinal SSB
Sinal modulante
)(cos tc
)(tm
)(tm
)(tmh
)(sen tc
)(ts
)(sen)()(cos)()( ttmttmts chc SSB
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Requer uma separação entre as duas bandas laterais, isto é, uma faixa de freqüência desocupada, na qual possa se dar o decaimento da resposta de freqüência do filtro
Um defasador como o que é requerido é irrealizável, sendo possível apenas aproximá-lo na prática.
Geração de sinais SSB: dificuldades
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Transformada de Hilbert
0
0,0
0,
)sgn()(
2
2
fej
f
fej
fjfH
j
j
0 f
2
)( fH
2
0 f
1
)( fH
)()sgn()( fMfjfMh
d
t
mtm
ttmh
)(1)(1)(
)(tm )(tmh
)sgn()(
1)(
fjfH
tth
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Método da defasagem para geração de sinais SSB
( ) ( )cos( ) ( )sen( )c h cs t m t t m t t
1 1( ) ( ) ( ) ( ) ( )
2 2c c h c h cS f M f f M f f M f f M f fj
( ) sgn( ) ( )hM f j f M f
1 1( ) 1 sgn( ) ( ) 1 sgn( ) ( )
2 2c c c cS f f f M f f f f M f f
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Espectro do sinal de banda básica
)()()( fufMfM
)()()( fufMfM
)( fM
)( fM
mB 0 f
)( fM
mB0 f
mB0 fmB
Definições:
)()()( fMfMfM
onde
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Sinal USB (upper sideband)
USB( ) ( )cos( ) ( )sen( )c h cs t m t t m t t
USB
1 1( ) 1 sgn( ) ( ) 1 sgn( ) ( )
2 2c c c cS f f f M f f f f M f f
USB( ) ( ) ( )c cS f M f f M f f
fcfcf
)( fSUSB
)( cffM )( cffM
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Sinal LSB (lower sideband)
LSB( ) ( )cos( ) ( )sen( )c h cs t m t t m t t
LSB
1 1( ) 1 sgn( ) ( ) 1 sgn( ) ( )
2 2c c c cS f f f M f f f f M f f
LSB( ) ( ) ( )c cS f M f f M f f
fcfcf
)( cffM
)( fSLSB)( cffM
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Demodulação de sinais SSB: detecção coerente
SSB
é eliminado pelo filtro passa-baixos
( ) ( ) cos( )
( ) 1 cos(2 ) ( ) (2 )2 2
( ) ( )cos(2 ) ( ) (2 )2 2
( )
c
c h c
c h c
y t s t K t
K Km t t m t sen t
K Km t m t t m t sen t
z t
Filtro
passa-baixosfcorte= Bm
Oscilador localfosc= fc
)(cos tK c
SSB( )s t )(ty )(tz
SSB( ) ( )cos( ) ( )sen( )c h cs t m t t m t t
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Detecção de envoltória de sinais SSB com portadora destacada (SSB+C)
SSBsinaldestacadaportadora
CSSB )(sen)()(cos)()(cos)( ttmttmtAts chcc
)(sen)()(cos)()(
)()(
ttmttmAts c
tQ
hc
tI
CSSB
)(cos)()( tttats c CSSB
)(
)(arctg
)(
)(arctg)(
)()()()()(2222
tmA
tm
tI
tQt
tmtmAtQtIta
h
h
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Detecção de envoltória de sinais SSB+C
)(cos)()( tttats c CSSB
)(max),(
)(max,)(
1
)(max,)(2
1
)()()(22
tmAtmA
tmAA
tmA
tmAA
tmA
tmtmAta h
se
se
se
+
–
Detector de envoltória
(ideal))(ts CSSB
+
–)()( tmAta )(tmc
+
–
Usando expansão binomial e desprezando os termos de maior ordem.
A eficiência do SSB+C é extremamente baixa
1||
,2
11
x
xx
p/
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AM - VSB
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Motivação para o uso da técnica VSB
Largura de banda de transmissão:BT = Bm+ Bv
A dificuldade para gerar um sinal SSB motivou a proposição de uma técnica denominadamodulação com banda lateral vestigial (vestigial sideband – VSB). Nessa técnica, uma dasbandas laterais é preservada quase intacta enquanto que da outra banda lateral é deixadoapenas um resíduo, ou vestígio, que compensa a parte afetada da outra banda lateral. Alargura espectral de um sinal VSB é maior que a do sinal SSB correspondente, mas é bemmenor que a largura espectral de um sinal DSB.
Tipicamente, Bv 0,25 Bm
cf mc Bf mc Bf
BLI BLS
vB
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Espectros
DSB, SSB e VSB
( )M f
mBmB
cfcf
DSB( )S f
cfcf
SSB( )S f
cfcf
VSB( )S f
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f fc-fc 0 Bm-Bm
)( fM
f fc-fc 0 Bm-Bm
)( fM
f fc-fc 0
2Bm2Bm
)( fSDSB
f fc-fc 0
)( fSVSB
Filtro vestigial
BvBm BvBm
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Geração de sinais VSB
)()(cos)()()()( thttmAthtyts vccv
)()()(2
)()()( fHffMffMA
fHfYfS vccc
v
Filtro passa-faixa,
Hv ( f )
)(tm
)(cos tA cc
)(ty )(tsSinal-mensagem
Sinal moduladoV
SBSinal modulado DSB-SC
c vf B c vf Bcf mc Bf f0
)( fHv
...
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Demodulação de um sinal VSB: detecção coerente
Filtro passa-baixos,
Hd ( f )
)(ts
)(cos tc
)(tv )(twSinal VSB
)(cos)()( ttstv c
)()2()()()()2(4
)()(21)(
cvccvcc
cc
ffHffMfMffHfMffMA
ffSffSfV
)()()()(4
)( fHffHffHfMA
fW dcvcvc
mdcvcv BffHffHffH para)()()(
Para que o sinal de informação seja recuperado sem distorção
)()()(2
)( fHffMffMA
fS vccc
mcvcv
d BfffHffH
fH
para)()(
)(
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Escolha do filtro vestigial do modulador
mcvcv BfffHffH para)()(
)()()(
cvcvd ffHffH
fH
md BffH para
)(
Se Hv( f ) for escolhido de modo que
mcvcv BfffHffH para)()(
mcvcv BfHfH para)()(
)()( fHfH vv
)()( ffHffH cvcv
cf cf
mc Bf c vf B c vf Bcf f0
)( fHv
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Sinais VSB+C: detecção de envoltória )(sen)()(cos)(1)( Q ttmkAttmkAts caccac
2
Q22
22
22
)(1
)(1)(1)()(1
)()()(
tmk
tmktmkAtmkAtmkA
tststa
a
a
acQacac
qi
A distorção pode ser reduzida de duas formas:
Reduzindo a percentagem de modulação; isto é, reduzindo a sensibilidade de amplitude, ka, do modulador .
Aumentando a largura da banda lateral vestigial para reduzir mQ(t)
Causa distorção
No padrão para TV comercial, a largura da banda lateral vestigial (que é 0,75 MHz, ou 1/6 de uma banda lateral completa, que é 4,2 MHz ) foi determinada para que a distorção ficasse dentro de limites toleráveis quando a percentagem de modulação fosse próxima de 100%.
se p/( ) 1ak m t t
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Espectros de sinais de televisão
Espectro DSB
Espectro VSB
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Espectro de amplitude idealizado de um sinal de
TV – sistema PAL-M6 MHz
4,5 MHz
0,75 MHz
1,25 MHz 0,25 MHz
3,57561149 MHz
vcf ccf acf
Freq. da portadora de vídeo
Freq. da subportadora
de cor
Freq. da portadora de áudio
Espectro do sinal de vídeoEspectro do sinal de áudio
Resposta de freqüência do amplificador de FI do receptor
4,2 MHz
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Componentes YUVO sistema PAL usa o modelo YUV para o espaço de cor.
htt
p:/
/en
.wik
ipe
dia
.org
/wik
i/Y
UV
BGR
VUY
0,1000,5150,6150,4360,2890,1470,1140,5870,299
VUY
BGR
62626260,0004813743434342,031999681156565660,5800500341414140,3946101671717171,1398279670707070,000039451
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Multiplexação dos sinais de luminância e crominância
Câmera Conversormatricial
)(tmR
)(tmG
)(tmB
Filtro PB0 – 4,2 MHz
Filtro PB0 – 1,3 MHz
Filtro PB0 – 1,3 MHz
Filtro VSB2,27 – 4,17 MHz
Osciladorfsc 3,5756 MHz
-90o
)(tmY
)(tmU
)(tmV
Gate
Gerador de sinal de sincronísmo
horizontal
)(txU
)(txV
)(tmC )(tmVFiltro VSB2,27 – 4,17 MHz