Trabalho sobre Modulacao PPM

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Armando Ricardo Rugula 
Cristiano Francisco Gumete 
Rogério António Manhiça 
. 
 
 
 
 
Modulação da Posição do Pulso 
 
Licenciatura em: Engenharia Electrónica 
 
 
 
 SIC - Sistemas de Informação e Comunicação 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDADE PEDAGÓGICA - UP 
ESCOLA SUPERIOR TÉCNICA – ESTEC 
Maputo, Outubro de 2017 
Armando Ricardo Rugula 
Cristiano Francisco Gumete 
Rogério António Manhiça 
. 
 
 
 
Modulação da Posição do Pulso 
 
Licenciatura em: Engenharia Electrónica 
 
 
 
SIC - Sistemas de Informação e Comunicação. 
. 
 
 
 
 
O Professor: Dr. Urânio Stefane Mahanjane 
 
 
 
UNIVERSIDADE PEDAGÓGICA - UP 
ESCOLA SUPERIOR TÉCNICA – ESTEC 
Maputo, Outubro de 2017 
Trabalho de investigação de SIC - Sistemas 
de Informação e Comunicação a apresentar 
na UP/ ESTEC para efeitos de Avaliação. 
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Índice Páginas 
1. Resumo .............................................................................................................................................. 2 
2. Introdução .......................................................................................................................................... 3 
3. Objectivos .......................................................................................................................................... 4 
3.1. Objectivo Geral .......................................................................................................................... 4 
3.2. Objectivos Específicos ............................................................................................................... 4 
3.3. Metodologias .............................................................................................................................. 4 
4. Modulação .......................................................................................................................................... 5 
4.1. Definição .................................................................................................................................... 5 
4.2. Classificação da Modulação....................................................................................................... 5 
5. Modulação por Posição de Pulsos (PPM) .......................................................................................... 5 
5.1. Definição .................................................................................................................................... 5 
5.1.1. Diagrama de linhas da Onda Modulada em PPM .............................................................. 6 
5.1.2. Diagrama Espectral da Onda Modulada em PPM .............................................................. 9 
5.1.3. Largura de Banda Ocupada pelo Sinal PPM ...................................................................... 9 
5.2. Constituição ............................................................................................................................... 9 
5.3. Princípio de Funcionamento da Modulação PPM .................................................................... 11 
5.4. Algumas Vantagens e Desvantagens da Modulação PPM ....................................................... 11 
5.4.1. Algumas Vantagens ......................................................................................................... 11 
5.4.2. Algumas Desvantagens .................................................................................................... 11 
5.5. Aplicações ................................................................................................................................ 11 
6. Conclusão ......................................................................................................................................... 12 
7. Referencias Bibliográficas ................................................................................................................... 13 
 
 
 
 
 
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1. Resumo 
É notável que a maior preocupação do ser humano vem sendo com o tempo, aperfeiçoar os 
sistemas de comunicação de forma que possa integrar todo o planeta de forma tão eficiente que 
todos nós nos sintamos numa estrutura global. 
Esta tarefa é realmente difícil, sobre tudo face a incompatibilidade das aptidões dos sentidos do 
ser humano e as possibilidades de realização de um sistema de comunicação. Senão vejamos: a 
capacidade de um ser humano emitir ou captar vibrações sonoras em outras palavras, ouvir ou 
falar, esta limitada a uma faixa que esta vai praticamente a uma frequência de 20Hz a 20KHz 
quando criança e tende a reduzir a medida que o homem se torna adulto. 
Acontece que fisicamente, seria impossível a transmissão de um sinal nessa frequência através 
de uma antena, pois o comprimento físico da antena esta associado ao cumprimento da onda do 
sinal a ser transmitido. 
Por isso a necessidade de um estudo mais profundo sobre as modulações, suas vantagens 
características e etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
2. Introdução 
O presente trabalho de pesquisa, diz respeito ao estudo da Modulação Por Posição de Pulsos 
(PPM), seu funcionamento e características. A Modulação Por Posição de Pulsos é no seu geral 
um processo usado nas telecomunicações para a transmissão de informação (sinais) com a 
utilização de meios técnicos visando garantir que a informação chegue completa e perfeita ao 
receptor mais também procurando minimizar o custos no máximo possível. 
Este trabalho complementa abordagem de lições estudadas na disciplina de Sistemas de 
Informação e Comunicação e o mesmo é produzido de maneira a que se possa analisar a 
compressão das matérias ou dos conteúdos das lições passadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
3. Objectivos 
3.1.Objectivo Geral 
Fazer estudo da Modulação por Posição de Pulsos (PPM) 
 
3.2.Objectivos Específicos 
 Analisar o comportamento da Modulação PPM num sinal modulado 
 Analisar o comportamento da amplitude e da largura dos pulsos no esquema analógico 
da modulação 
 Estudar como varia a posição de cada pulso de acordo com o valor amostrado 
instantâneo da mensagem do sinal. 
 
3.3.Metodologias 
 Pesquisa Ciêntifica; 
 Pesquisa Bibliográfica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. Modulação 
4.1.Definição 
Modulação é a influência de uma onda com uma frequência ωh em geral relativamente alta 
através de um sinal de transmissão dependendo do tempo. 
Exemplo: Fala, Voz, Vídeo, etc. 
 
4.2.Classificação da Modulação 
As modulações podem ser classificadas em: 
 Modulação Analógica; 
 Modulação Digital. 
As Modulações Analógicas tanto quanto as Digitais podem ser de vários tipos porem, nesta 
dissertação interessa-nos abordar sobre a modulação digital tipo PPM (Modulação por Posição 
de Pulso) também conhecida por (Modulação da Fase do Pulso) em inglês (Pulse Position 
Modulation ou Pulse Phase Modulation). 
 
5. Modulação por Posição de Pulsos (PPM) 
5.1.Definição 
A Modulação por Posição de Pulsos consiste em variar a posição relativa do pulso sem 
modulação conforme a amplitude do sinal modulador no instante da amostragem. 
 
Em outras palavras podemos dizer que a técnica de modulação de posição de pulso consiste na 
variação da posição de pulso da portadora, na proporção do sinal, mantendo constante a 
amplitude e a largura dos pulsos. De notar que o intervalo entre os pulsos pode não ser 
constante. 
Uma aplicação desta técnica,na transmissão de comandos de um RC (comando de rádio 
controlo, por exemplo um DX6i) com seis canais, o que resulta será uma única frame de com 
sete pulses a qual terá seis pulses, um por cada canal, mais um pulse que indica o start da 
frame. 
 
6 
 
Para analisarmos a modulação PPM consideremos um deslocamento inicial nos pulsos do 
sinal modulado para efeito de proporcionar um deslocamento uniforme do pulso, de acordo 
com a polaridade do sinal modulado. O valor ideal do atraso inicial corresponde a metade 
do período da portadora. 
Observando a figura abaixo, o sinal modulado tem seus pulsos deslocados de um atraso incial 
do e sobreposta a este atraso, ocorre a modulação, chamada de variação de posição ( ). 
Quando a polaridade do sinal modulante for positiva, teremos > 0 e se for negativa < 0. 
 
5.1.1. Diagrama de linhas da Onda Modulada em PPM 
Figura 3: Diagrama de linhas da Onda Modulada em PPM 
 
Fonte: “Manual de Teoria para Laboratório – 2º Bimestre 2016” 
 
A informação vária a posição do pulso, essa variação de posição deve ser feita de uma forma 
simétrica, qualquer seja a polaridade de em , então temos: 
 = 
 
 
 
Onde: é a variação de Posição. 
Se substituirmos a expressão da variação de Posição na expressão mãe (Posição instantânea do 
Pulso) teremos: 
 
Onde: Posição instantânea do Pulso 
7 
 
 : Posição do pulso quando f(t)=0 
K: é constante do circuito modulador, responsável por converter as variações de tensão 
de em (t) em variações de posição de (t) onde [K] = s/V ( segundos por Volt) 
 
Assim: A expressão final da Onda modulada em PPM é a seguinte: 
 
Assim teremos: 
 
 
 
Onde: Índice do sinal Modulado em PPM e da informação sobre a intensidade da 
Modulação PPM. 
Introduzindo o 
 
 
, Resulta: 
 
 
Quais os limites do índice de modulação PPM? ? 
Se m = 0 , isto é , sem sinal de informação índice de modulação mínimo 0. 
Para: 
 
 
 
 
Analisando graficamente: 
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Logo: 
Pela posição mínima: 
 
 
 
 
 
 
 
 
Definindo a posição como o meio do período: 
 
 
Temos: 
 
 
 
 
Pela posição máxima: 
 
 
 
 de onde concluímos que: 
 
 
 
Logo: o índice de modulação é restrito a 
 
 
 
Para sem sinal 
Para 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5.1.2. Diagrama Espectral da Onda Modulada em PPM 
Figura 3: Diagrama Espectral da Onda Modulada em PPM 
 
Fonte: “Manual de Teoria para Laboratório – 2º Bimestre 2016” 
 
5.1.3. Largura de Banda Ocupada pelo Sinal PPM 
A largura do pulso modulado em PPM é constante, mas o intervalo entre os pulsos não é, sendo 
necessário avaliar se o menor intervalo entre dois pulsos chega a ser menor que a largura de um 
pulso. 
Analisando o sistema percebemos que o menor intervalo entre dois pulsos consecutivos 
também é dado por de maneira que a largura de faixa pode ser definida por: 
 
 
 
 
 
5.2.Constituição 
Figura 1: Modulador PPM em Diagrama de Blocos 
 
Fonte: “Manual de Teoria para Laboratório – 2º Bimestre 2016” 
 
Neste Modulador, o sinal PPM obtém-se através do sinal PWM gerando um sinal com largura 
fixa e o período sendo determinado a cada subida do pulso modulado em PWM. Desta forma 
teremos um trem de pulsos que o período depende da amplitude do sinal de informação. 
 
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A constituição dos Moduladores PPM varia em função do seu modo de construção e dos 
componentes nele integrados. 
 
Exemplo 1: Veja abaixo a constituição do Modulador PPM com 555 
 Resistores: 3kΩ, 3,9kΩ; 
 Capacitor: 10nF; 
 CI: LM555; 
 Protoboard; 
 Osciloscópio digital e duas ponteiras; 
 Gerador de funções e cabo BNC-jacaré; 
 Fonte de alimentação 5V. 
 
Figura 2: Modulador de Posição de Pulso (PPM) com 555 
 
Fonte: Manual de Laboratório de Engenharia Eléctrica III 
 
5.2.1. Funcionamento do 555 
Sendo o modulador PPM com 555 é um tipo de modulação na qual a posição dos pulsos muda 
de acordo com o valor instantâneo da amplitude do sinal modulante. Quando o temporizador 
555 está conectado no modo astável com um sinal modulante aplicado no terminal de controle 
de tensão. A posição do pulso de saída varia com o sinal modulante, pois a tensão de limiar e 
portanto o tempo de atraso é alterado. 
 
 
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5.3.Princípio de Funcionamento da Modulação PPM 
 
Nesta técnica de informação o sinal é transmitido por meio da manutenção constante da 
duração amplitude e do pulso, mais deslocando o pulso da sua posição original, segundo a 
amplitude do sinal modulador. 
No esquema analógico da modulação ilustrada na figura acima, a amplitude e a largura dos 
pulsos são mantidas constantes, enquanto a posição de cada impulso varia de acordo com o 
valor amostrado instantâneo da mensagem do sinal, 
O transmissor tem de enviar pulsos de sincronização, para mater o transmissor e o receptor em 
sincronismo. Este impulso de sincronismo ajudará a mater a posição dos impulsos. 
 
5.4.Algumas Vantagens e Desvantagens da Modulação PPM 
5.4.1. Algumas Vantagens 
 A medida em que a Amplitude e a largura é constante a alimentação tratada também é 
constante; 
 É também uma técnica de transmissão multi-nível; 
 É um sistema eficaz. 
 
5.4.2. Algumas Desvantagens 
 A sincronização entre o transmissor e o receptor é uma obrigação; 
 É um sistema complexo. 
 
5.5.Aplicações 
 Electrónica; 
 Telecomunicações; 
 Tecnologia de Informação e Comunicação. 
 Comando de Rádio Controlo 
 
 
 
 
 
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6. Conclusão 
Após o término do presente trabalho concluímos que a Modulação da Posição de Pulso é tão 
importante quanto o conhecimento das técnicas de modulação de todas e quaisquer tipos de 
modulações, pois tal como frisamos no resumo do trabalho, maior preocupação do ser humano 
vem sendo com o tempo, aperfeiçoar os sistemas de comunicação de forma que possa integrar 
todo o planeta de forma tão eficiente que todos nós nos sintamos numa estrutura global, porem 
é possível notar que não tem sido fácil alcançar esse objectivo devido a complexidade dos 
novos sistemas e também a quantidade de técnicos e profissionais que trabalham nas áreas por 
onde se pretende alcançar tais objectivos. 
Concluímos também que este tipo de modulação destaca-se pelo facto de alem de ser uma 
modulação digital em consequência da era que vivemos ser um tipo de modulação que pode ser 
obtida a partir de outros tipos de modulação como por exemplo a modulação PWM. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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7. Referencias Bibliográficas 
[1] PROF.ª IRENE, Teoria para Laboratório – 2º Bimestre 2016. 
[2] PROF. MARLIO BONFIM, Técnicas de Modulação. Aula 6, 7 e 8. 
[3] PROF. ALESSANDRO L. KOERICH, Laboratório de Engenharia Elétrica III - 
Experimento 9 Modulador de Posição de Pulso (PPM) com 555. 
[4] http://www.google.com/seach/Modulacao+por+posicao+de+pulso/