Telecomunicações 1 - Tópico 2

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TELECOMUNICAÇÕES I 1 1 
Material de Consulta para o Aluno 
 
2º Tópico – Modulação 
 
Num processo de comunicação, para que seja possível efetuar a transmissão de sinais 
por canal, é necessária a adoção de alguns processos como, por exemplo, a modulação. 
O termo modulação pode ser definido como a combinação de dois sinais, um dos sinais 
denominado modulante (informação) e, o outro sinal denominado portadora 
(radiofrequência), onde o sinal da portadora sofre algum tipo de alteração de suas 
características proporcionalmente a variação do sinal modulante (informação). 
 
As características que podem ser modificadas do sinal da portadora são: Amplitude, 
Frequência ou Fase. A portadora é um sinal de frequência maior que o sinal modulante 
(informação), tendo a função de transportar essa informação. 
 
 
Figura 1 - Modulação em Amplitude 
 
. 
Para facilitar o seu entendimento sobre a necessidade de modular um sinal, vamos 
considerar, por exemplo, a transmissão de um sinal de informação pelo ar, através da 
utilização de uma antena, considerando nesse caso, uma frequência de 4 kHz. 
 
Calculando o comprimento de onda para a frequência de 4 kHz, temos: 
 
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É importante ressaltar, que o comprimento físico da antena está associado ao 
comprimento de onda do sinal a ser transmitido. Considerando o exemplo acima, o 
comprimento físico da antena deveria ser de 75 km, o que fisicamente torna-se inviável. 
Por essa razão, é que um dos processos a serem executados na transmissão de um sinal 
é a modulação, no qual é utilizada uma frequência mais elevada para transporte da 
informação e, consequentemente, a redução das dimensões físicas da antena. 
 
A partir do conceito de modulação, podemos classificar, de forma básica, os processos de 
modulação em: 
 Modulações Analógicas; 
 Modulações por Pulso; 
 Modulações Digitais. 
 
2.1 – Modulação Analógica 
 
As modulações analógicas são caracterizadas por apresentar tanto o sinal modulante 
quanto a portadora na forma analógica, sendo divididas em três grupos principais: 
 AM (Amplitude Modulation – Modulação em Amplitude); 
 FM (Frequency Modulation – Modulação em Frequência); 
 PM (Phase Modulation – Modulação em Fase). 
 
Neste primeiro momento, será abordado a modulação em amplitude e suas variações de 
modulação. 
 
2.1.1 – Modulação em Amplitude 
 
A modulação em amplitude caracteriza-se pela soma do sinal modulante ao sinal da 
portadora, alterando os valores da sua amplitude no decorrer do tempo, podendo ser 
desmembrada em quatro tipos, sendo eles: 
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 AM-DSB (Amplitude Modulation – Double Side Band): A modulação em 
amplitude AM-DSB caracteriza-se por apresentar a portadora e duas bandas 
laterais (Double Side Band). É o tipo mais simples de modulação AM e utilizada 
pelas emissoras AM comerciais. Observe a figura abaixo de como se compõem a 
AM-DSB. 
 
 
 
 
 
 
 
 
A figura 3 ilustra o espectro de amplitude do sinal modulado AM-DSB, com a 
portadora no centro da figura e as duas bandas laterais (inferior e superior). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
E0
mE0/2 mE0/2
e(V)
ω (rad/s)(ω0 ‐ ωm) (ω0 + ωm)ω0
 
Figura 3 - Espectro de amplitude do AM-DSB 
 
Figura 2 - AM-DSB 
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 AM-DSB/SC (Amplitude Modulation – Double Side Band/Supressed Carrier): A 
modulação AM-DSB/SC é uma possibilidade de economia na potência utilizada 
pela portadora da modulação AM-DSB que, nesse caso, corresponde a no mínimo 
67% da potência do sinal modulado. Sendo assim, o termo AM-DSB/SC 
corresponde à Modulação em Amplitude com Banda Lateral Dupla e Portadora 
Suprimida, onde ocorre a supressão da portadora, deixando a potência do sinal 
modulado destinado às bandas laterais (raias da informação). Essa modulação era 
muito utilizada para o sinal de crominância da teledifusão analógica. 
 
 
Figura 4 - AM-DSB SC 
 
 
 AM-SSB (Amplitude Modulation – Single Side Band): A modulação AM-SSB 
surgiu pela necessidade de encontrar um sistema de transmissão com uma menor 
ocupação da faixa possível do espectro de frequências. Sendo assim, em vez de 
utilizar as duas bandas laterais, utiliza-se uma banda somente para a transmissão 
do sinal. Essa modulação é muito utilizada pela Marinha, Guarda Costeira etc. 
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 	
Figura 5 - Comparação do DSB-SC com o SSB 
 
 AM-VSB (Amplitude Modulation – Vestigial Side Band): A modulação AM-VSB 
foi elaborada com o intuito de se ter uma alternativa para baratear o custo do 
sistema AM-SSB, visto a utilização de um filtro cuja atenuação é gradual e 
linear em função da frequência, ao invés de um filtro agudo. Essa modulação 
era utilizada na transmissão da TV analógica. 
 
2.1.2 – FM (Frequency Modulation) 
 
A modulação em frequência caracteriza-se pelo processo no qual o sinal modulante altera 
a frequência da onda portadora (para mais ou para menos), mantendo a sua amplitude 
inalterada. A figura 6 ilustra a onda portadora, o sinal modulante e sinal modulado em FM. 
 
Uma das diferenças entre AM (Amplitude Modulada) e FM (Frequência Modulada) é a 
qualidade do sinal. No caso do AM, embora a onda de rádio percorra uma distância maior, 
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ela é mais sujeita a interferências, enquanto, no caso da FM, embora a distância 
percorrida seja menor, a qualidade do sinal é maior, devido a menor chance de sofrer 
interferência. 
 
 
Figura 6 - Modulação em Frequência 
 
 2.1.3 – PM (Phase Modulation) 
 
A Modulação em Fase trata-se de um tipo de modulação analógica no qual o processo é 
baseado na alteração da fase da portadora em função do sinal modulante, permanecendo 
a amplitude inalterada. A figura ilustra a onda portadora, o sinal modulante e o sinal 
modulado em PM. 
 
 
Figura 7 - Modulação PM 
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2.2 – Modulação Digital 
 
A modulação digital é o processo que possibilita alteração de característica(s) de um sinal 
analógico (portadora) de acordo com a informação digital a ser transmitida (sinal 
modulante). De forma geral, tais características são: amplitude, fase e frequência. A 
seguir serão apresentadas as técnicas ASK (amplitude), FSK (frequência) e PSK (fase) 
que são utilizadas para transmissão analógica de dados digitais. 
 ASK (Amplitude Shift Key): É a técnica de modulação mais simples entre as 
utilizadas para modular sinais discretos. Trata-se em representar os símbolos zeros 
e uns de um sinal digital pela ausência ou pela presença do sinal da portadora. Por 
exemplo, o bit 1 é caracterizado pela presença da portadora, enquanto que o bit 0 
é caracterizado pela sua ausência. A figura abaixo ilustra o sinal modulante, a onda 
portadora e o sinal modulado na modulação ASK. 
 
 
Figura 8 - Modulação ASK 
 
 FSK (Frequency Shift Keying): Na modulação por chaveamento em frequência 
(FSK), os símbolos zeros e uns são associados a diferentes valores de frequência. 
O bit 1 é caracterizado pela presença de um sinal com frequência f1, enquanto que 
o bit 0 é caracterizado pela presença de um sinal com frequência f2. A figura 
seguinte ilustra o sinal modulante, a onda portadora e o sinal modulado na 
modulação FSK. 
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Figura 9 - Modulação FSK 
 
 PSK (Phase Shift Keying): Na modulação por chaveamento de fase (PSK), os 
símbolos zeros e uns são associados à mudança na fase da portadora, ou seja, o 
bit 1 é caracterizado pela presença de um sinal com fase �1, enquanto que o bit 0 
é caracterizado pela presença de um sinal com fase �2. A figura seguinte ilustra o 
sinal modulante, a onda portadora e o sinal modulado na modulação PSK. 
 
 
Figura 10 - Modulação PSK 
 
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Visando aumentar mais a transmissão de bits por segundo, criou a técnica QAM 
(Quadrature Amplitude Modulation). Técnica para codificar dados digitais em um sinal 
analógico através de modulação em queduas componentes diferentes são combinadas 
em um único sinal através de modulação ortogonal destas duas componentes, evitando 
assim a interferência. Daí o termo "quadratura". 
 
A técnica empregada consiste na combinação da modulação por amplitude (AM) com 
modulação por fase (PSK) para criar uma constelação de pontos de sinal, cada qual 
representando uma combinação exclusiva de bits. Utilizada em TV digital e outros 
sistemas que necessitam de alta taxa de transferência de informação. Na imagem abaixo 
vejam o domínio do tempo ára o sinal 8-QAM, com tx de transmissão de 24 e tx de 
modulação de 8. 
 
 
 
2.3 – Modulação por Pulso 
 
As modulações por pulso são caracterizadas por apresentar o sinal modulante analógico 
e a portadora digital, sendo divididas em três grupos principais: 
 PWM (Pulse Width Modulation): Na modulação por largura de pulso (PWM), a 
informação a ser transmitida é expressa em termos da largura dos pulsos. 
Portanto, o sinal de informação analógico modula em largura de pulso a portadora 
de trem de pulsos. A figura ilustra o sinal analógico e a portadora de um sinal 
PWM. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sinal modulante 
analógico
Portadora com 
largura de pulsos 
distintas
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A PWM é algumas vezes utilizada em síntese de sons, pois fornece um efeito 
agradável similar a um coro ou osciladores ligeiramente defasados funcionando 
simultaneamente. A razão entre o nível alto e baixo é tipicamente modulada com 
um oscilador de baixa frequência. 
 
 PPM (Pulse Position Modulation): Na modulação por posição de pulso (PPM), a 
informação a ser transmitida é expressa em termos da posição dos pulsos da 
portadora, permanecendo constante a amplitude e a largura dos pulsos. A figura 
ilustra o sinal analógico e a portadora de um sinal PPM. 
 
Sinal modulante 
analógico
Portadora com 
posição dos pulsos 
distintas
 
Figura 11 - Modulação PPM 
 
 PAM (Pulse Amplitude Modulation): Na modulação em amplitude pulso, 
ocorre o produto entre o sinal de mensagem e um trem periódico de pulsos 
retangulares. A amplitude dos pulsos, regularmente espaçados, é variada 
proporcionalmente aos valores amostrados do sinal contínuo de mensagem, 
como pode ser observado na figura abaixo. 
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Figura 12 - Modulação PPM 
 
 PCM (Pulse Code Modulation): É a forma padrão para áudio digital em 
computadores e em vários formatos de Blu-ray, DVD e Discos Compactos em 
inglês Compact Disc (CD) , também outros usos tal como os sistemas digitais 
de telefones. 
Na modulação por código de pulso, o sinal de informação passará pelo processo 
de amostragem através do sinal da portadora formada pelo trem de pulsos 
retangulares, constituindo o sinal amostrado PAM, em seguida, este sinal será 
quantizado, que consiste no refinamento dos níveis de amplitude amostrados, e no 
processo final passar pela codificação, a figura abaixo ilustra a sequência de todo 
processo citado. 
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Figura 13 - Modulação PCM