Modulação AM

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Universidade Federal do Rio Grande do Norte
DEE – Departamento de Engenharia Elétrica
Disciplina: Laboratório de Comunicações I
MODULAÇÃO EM AMPLITUDE
Aluno: Rafael Ribeiro de Aquino
Matrícula: 20150121134
Curso: Engenharia Elétrica
Professor: Ronaldo de Andrade Martins
Natal/RN, 2017
1 - Modulação AM
	A modulação é um procedimento realizado em sistemas de telecomunicações com o objetivo de diminuir o comprimento da antena emissora e receptora. A modulação causa um deslocamento espectral no sinal, podendo ser feita em amplitude (linear) e em ângulo (não-linear).
	Na modulação em amplitude, a amplitude da portadora é variada de acordo com o sinal banda base (sinal modulante), a frequência e a fase da portadora não sofrem variação.
	Podemos definir os termos como:
Portadora: vp(t) = Vp sen (2  fp t);
Sinal modulante: vm(t) = Vm sen (2 p fm t);
Taxa de modulação: M = Vm/Vp (Expresso em percentagem);
Onda modulada em AM: vam(t) = [Vp+vm(t)] sen (2 f t); 
Portanto:  vam(t) = Vp [1+M sen (2  fm t)] sen (2 p fp t);
vam  =  Vp sen (2 p fp t)   +  (M / 2) Vp cos (2 p (fp - fm) t )   -  (M / 2) Vp cos (2 p (fp+fm) t)
 Portadora; Raia lateral inferior; Raia lateral superior;
	Observamos, que a onda modulada difere da portadora pois constitui-se também por duas raias laterais de frequências simétricas em relação a portadora. Podemos demonstrar o resultado na modulação obtida para um sinal com apenas uma frequência:
Figura 1 Modulação para sinal de frequência constante.
	A figura 1 ilustra a teoria apresentada. Independente da taxa de modulação e da frequência do sinal modulante, a frequência da portadora mantem-se constante. A taxa de modulação M é essencial para o processo de demodulação, caso a taxa ultrapasse 100% não é possível recuperar o sinal modulante, sendo inferior a 100% teremos uma baixa potência do sinal modulante, dificultando a detecção do envelope. Em condições ideais, onde a taxa de modulação é 100%, teremos a potência das bandas laterais do sinal modulado sendo iguais a ½ da potência da portadora quando analisadas no espectro de frequência.
	Normalmente, em procedimentos de radiodifusão transmite-se sinais complexos, como sinais de voz, onde a frequência não é invariável. Podemos representar esses sinais através de uma soma de senóides a partir do teorema de fourrier, sendo o resultado da modulação análogo ao exemplo da figura 1 para cada componente senoidal do sinal.
1.1 - AM–DSB–SC (Amplitude Modulation – Double SideBand – Suppressed Carrier)
	A modulação AM-DSB-SC é similar à modulação AM já comentada, entretanto este procedimento suprime a portadora de modo que o sinal da portadora não é transmitido. O processo consiste em deslocar o sinal modulante em frequência por meio da multiplicação com a portadora, resultando em um sinal composto por duas componentes (Wp+Wc e Wp-Wc) simetricamente opostas com relação à frequência da portadora.
Figura 2 AM - DSB –SC
1.2 - AM–SSB–SC (Amplitude Modulation – Single SideBand – Suppressed Carrier)
O sinal modulado em AM é constituído por duas bandas que transmitem a mesma informação, podemos chama-las de USB (Uper Side Band) e LSB (Lower Side Band). A modulação SSB consiste em eliminar uma das bandas laterais juntamente com a portadora, transmitindo apenas a banda lateral restante. Esse procedimento gera economia de potência no transmissor, entretanto passa a ser mais complexo que a Modulação AM pois necessita reconstituir a portadora no receptor.
Figura 3 Sinal Modulado com AM-SSB-SC
2 - Experiência
	A experiência consistiu em obter um sinal senoidal a partir de um gerador de funções, visualizar seu comportamento no tempo com o auxílio de um osciloscópio e seu comportamento na frequência com um analisador de espectro. Posteriormente, modulamos o sinal em amplitude (AM modulation), verificamos o comportamento do sinal modulado no tempo e na frequência, discutimos os resultados obtidos e modos de recuperar o sinal modulante.
Equipamentos:
1 – Frequencímetro; 2 – Gerador de Funções; 3 – Osciloscópio; 4 – Analisador de Espectro.
Procedimentos:
Figura 4 Ilustração gráfica da experiência.
A primeira parte da experiência consistiu em analisar o sinal no tempo e na frequência com o auxílio de um osciloscópio e um analisador de espectro respectivamente. Observamos que o sinal, por se tratar de uma senóide pura, apresentava uma única componente no espectro de frequência, além disso, a potência medida correspondia à potência do sinal.
Aplicamos à um sinal de 1kHz a modulação AM, para isso usamos uma portadora de alta frequência. O sinal modulante foi gerado a partir do gerador de funções e a modulação foi realizada no osciloscópio.
Observamos no osciloscópio que o sinal modulado mantém a frequência e a fase da portadora, entretanto a amplitude passa a variar proporcionalmente ao sinal modulante. Esse procedimento dá origem ao que chamamos de envelope (forma de onda semelhante à forma do sinal modulante), elemento característico do sinal modulado que permite a obtenção do sinal modulante (original) pelo receptor.
A análise em frequência permite observar que o sinal modulado apresenta a frequência da portadora (fp) assim como dois picos de frequência simetricamente opostos em relação à frequência da portadora, onde o primeiro é encontrado em fp-fm e o segundo em fp+fm, sendo fm a frequência do sinal modulante. É importante observar que as potências dos picos visualizados correspondem cada à ½ da potência do sinal modulante.
Fontes:
B. P. LATHI. Sinais e Sistemas Lineares segunda edição, capítulo 7.7 (Aplicação em Comunicações Modulação em Amplitude), página 644-652.
Modulação AM, acesso em 15/04/2017. Disponível em <http://www.qsl.net/py4zbz/teoria/modulam.htm>.