Objectivo Geral: Modulação de Amplitude: standard, com supressão de portadora e QAM.

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1 Departamento de Engenharia Electrotécnica Secção de Telecomunicações Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Licenciatura em Engenharia Informática Introdução às Telecomunicações 2005/2006 Grupo: nº e 8º Trabalho de Laboratório Objectivo Geral: Modulação de Amplitude: standard, com supressão de portadora e QAM. Ponto 1 - Modulação em Amplitude Standard Objectivo: Construção de um modulador de AM standard. A grande vantagem deste modulador é ter a desmodulação muito simples, bastando um detector de envolvente (circuito RC). 1. Abra um novo modelo 2. Obtenha dois geradores de sinais e parametrize-os com uma frequência de 10 rad/se outra de 20 rad/s. Some os dois sinais e eles serão o sinal a transmitir. 3. Obtenha um Sine Wave e parametrize-o com uma frequência de 1000 rad/s. Mude o nome para portadora. O uso de Sine Wave deve ser preferido, pois pode-se-lhe alterar a fase (ao contrário do gerador de sinais). 4. Construa um modulador de AM segundo a seguinte fórmula s (t) = A c [1k a m(t)] cos (2πf c t) Preste atenção para não se obter sobremodulação (ponha, por exemplo, k a igual a 0,4) 5. Use um visualizador para visualizar a onda. 6. Obtenha um analisador de potência média 7. Verifique a potência do sinal 8. Guarde o modelo (am_std.m), e diga qual o problema da passagem por zero quando há sobremodulação. Ponto 2 - Detecção não Coerente de AM standard Objectivo: Construção de um desmodulador não coerente de AM standard. Explicação: Um desmodulador não coerente por detecção de envolvente pode ser executado simplesmente por um filtro desde que não exista sobremodulação na onda, e desde que f c seja muito maior do que a frequência máxima do sinal de mensagem. Um problema já visível num trabalho anterior tem a ver com a potência do sinal à entrada do filtro. Para reduzir os efeitos deste problema, um truque é aumentar essa potência. No caso da detecção de AM pode-se colocar à entrada do filtro o módulo do sinal, em vez do sinal (usando um Abs, portanto). 1

2 1. Use o modelo anterior. 2. Use um bloco Abs para rectificar o sinal e torná-lo sempre positivo. 3. Use um filtro para fazer a desmodulação não coerente. 4. Visualize os dois sinais (antes de modulado e depois de desmodulado) 5. Guarde o modelo (am_det.m) 6. Vá baixando a frequência f c até não ter uma desmodulação capaz. Lembre-se do trabalho sobre amostragem (por diracs e por sample-and-hold) e comente os resultados que obteve neste ponto. Ponto 3 - Modulação em Amplitude com supressão de Portadora Objectivo: Construção de um modulador de AM com supressão de portadora. Verificação que a transmissão da portadora representa um acréscimo de potência. No entanto, a desmodulação já tem de ser feita de um modo coerente. 1. Volte a usar o modelo am_std.m 2. A supressão de portadora obtém-se seguindo as fórmulas e o esquema seguintes (atenção que não existem dois sinais m(t) e m(t), mas apenas um sinal) s 1 (t) = A c [1 k a m(t)] cos (2πf c t) s 2 (t) = A c [1 - k a m(t)] cos (2πf c t) s (t) = s 1 (t) - s 2 (t) = 2 k a m(t) m(t) Modulador AM s 1 (t) oscilador - -m(t) Modulador AM s 2 (t) 2

3 3. Em que o Modulador AM foi o executado no ponto 1. Como pode ver, já não existe uma parcela com a portadora, como no ponto O sinal s 1 (t) deste ponto representa a modulação AM standard (o equivalente do ponto 1). Para esse sinal e para o sinal visualize e compare a densidade média de potência. Para isso use dois analisadores de densidade média de potência. 5. Guarde o modelo (dsbscm.m) do processo de modulação e da diferença de potências entre o DSBCS e o AM standard Ponto 4 - Detecção Coerente dos sinais anteriores Objectivo: Construção de um desmodulador coerente de AM para os dois casos anteriores. Explicação: A detecção coerente pode ser feita tanto para sinais sobremodulados como não. O circuito fica mais complexo do que para o caso não-coerente. A detecção coerente é muito dependente da fase do oscilador do receptor. Deve usar um Sine Wave e não um gerador de sinal para poder controlar a fase. Se o oscilador do receptor estiver em quadratura (φ = ± π/2) o sinal desmodulado é zero. A amplitude do sinal desmodulado é máxima quando o receptor estiver em fase com o emissor. Um valor intermédio de diferença de fase faz com que o sinal seja atenuado de cos (φ). Se o erro da fase variar aleatoriamente no tempo (por causa de variações aleatórias no canal) produz-se um efeito não desejável. Para se evitar isto, convém ter no receptor um circuito para manter o oscilador local em perfeito sincronismo com a onda portadora (por exemplo um Costas loop). 1. Construa um modelo parecido com os anteriores em que tenha um modulador standard AM e outro DSBSC. 2. Construa dois desmoduladores coerentes idênticos para cada modulador, de acordo com o esquema seguinte v(t) v 0 (t) oscilador cos (2πf c t) 3. O oscilador é um Sine Wave com a mesma frequência e fase da portadora. 4. Use um visualizador para ver os sinais à entrada e à saída. 5. Varie a fase do oscilador do receptor e veja as consequências no sinal desmodulado. 6. Guarde o modelo (desmod.m) 3

4 Ponto 5 - Multiplexagem de Quadratura na Portadora - QAM Objectivo: Construção de um modulador e um desmodulador QAM (quadrature-amplitude modulation). Explicação: O QAM pode ser visto como duas coisas bem diferentes. Por um lado, pode considerar-se um mecanismo de multiplexagem de baixo nível (podendo quase comparar-se ao FDM e ao TDM), permitindo multiplexar duas ondas moduladas em DSBSC, usando a mesma largura de banda, tirando partido das diferenças de fase na onda portadora (ver explicação do ponto anterior). A largura de banda usada é a maior das duas ondas. Por outro lado, quando usado na modulação digital (último capítulo de Introdução às Telecomunicações) pode considerar-se como um modo de transmitir informação (bits) em paralelo. 1. Construa um grupo chamado de Oscilador em que dentro tem dois Sine Wave um com uma desfasagem de 90 graus relativamente ao outro. O grupo tem, assim, duas saídas. 2. Visualize que tem ondas em quadratura com a mesma amplitude (ponha a frequência em valores pequenos só para visualizar). Coloque a frequência em 1000 rad/s. 3. Duplique este Oscilador para ter um no emissor e outro no receptor. 4. Construa o modulador de acordo com a figura seguinte m 1 (t) -90º transl. fase m 2 (t) 5. Construa o desmodulador de acordo com a figura seguinte. K 1 m 1 (t) -90º transl. fase K 2 m 2 (t) 6. Construa o sinal 1, m 1 (t), com 10 rad/s de frequência e o sinal 2, m 2 (t), com 60 rad/s de frequência. 7. Coloque 4 scopes para ver os sinais à entrada e à saída. 8. Varie as fases no receptor para ver os efeitos nos sinais de saída. Tem particular interesse quando muda as fases para uma quadratura completa (isto é, tente desmultiplexar a onda que vem com o coseno usando uma onda seno, e veja o resultado final). 9. Guarde o modelo (qam.m) 4

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