Amplitude modulada

Qual é a amplitude modulada?

O amplitude modulada SOU (Amplitude de modulação) É uma técnica de transmissão de sinal na qual uma onda eletromagnética sinusoidal_c, responsável por transmitir uma mensagem de frequência f_s << f_c, varia (ou seja, modula) sua amplitude de acordo com a amplitude do sinal.

Ambos os sinais viajam como um, um sinal total (AM sinal) que combina os dois: a onda de transportadora (Sinal da transportadora) e a onda (Informações do sinal) que contém a mensagem, conforme mostrado na figura a seguir:

Modulação de amplitude. Fonte: Wikimedia Commons.

Note -se que as informações viagens contidas da maneira que envolve o sinal AM, que é chamado de envelopando.

Através dessa técnica, um sinal pode ser transmitido para longas distâncias; portanto, esse tipo de modulação é amplamente utilizado pelo rádio comercial e pela banda civil, embora o procedimento possa ser realizado com qualquer tipo de sinal.

Para obter as informações, é necessário um receptor, no qual um processo chamado desmodulação por um detector de envelopes.

O detector de envelope não é outro senão um circuito muito simples, chamado retificador. O procedimento é simples e econômico, mas no processo de transmissão, as perdas de energia sempre ocorrem.

Como funciona a amplitude modulada?

Para transmitir a mensagem ao lado do sinal do portador, não é suficiente para simplesmente adicionar os dois sinais.

É um processo não linear, no qual a transmissão da maneira descrita acima é alcançada multiplicando a mensagem da mensagem pelo sinal da transportadora, ambos coraidais. E até o resultado de adicionar o sinal da transportadora.

A forma matemática que resulta deste procedimento é um sinal variável no tempo E (t), cuja forma é:

E (t) = e_c (1 + m.Cos 2πf_s.t). Cos 2πf_c.t

Onde a amplitude e_c É a amplitude da transportadora e m É o índice de modulação, dado por:

Pode servir a você: velocidade angular média: definição e fórmulas, exercícios resolvidos

m = amplitude da mensagem / amplitude da transportadora = e_s / E_c

Deste modo: E_s = m.E_c

A amplitude da mensagem é pequena em comparação com a amplitude da transportadora, portanto:

m <1

Caso contrário, a sinalização de AMM não teria a forma precisa da mensagem a ser transmitida. A equação para m Pode ser expresso como Porcentagem de modulação:

m_% = (E_s / E_c) X 100%

Sabemos que os sinais senoidais e cossenoidais são caracterizados por ter alguma frequência e comprimento de onda.

Quando um sinal é modulado, sua distribuição de frequência (espectro) é transferida, que ocupa uma determinada região ao redor da frequência da transportadora F_c (Que não é alterado durante o processo de modulação), chamado largura de banda.

Sendo ondas eletromagnéticas, sua velocidade no vácuo é a da luz, que está relacionada ao comprimento de onda e frequência por:

C = λ.F

Dessa forma, as informações a serem transmitidas de uma estação de rádio viajam muito rapidamente para os receptores.

Transmissões de rádio

A estação de rádio deve transformar palavras e música, todas elas somam sinais, em um sinal elétrico da mesma frequência, por exemplo, por microfones.

Este sinal elétrico é chamado Sinal de frequência auditiva, Porque está na faixa de 20 a 20.000 Hz, que é o espectro audível (as frequências que os humanos ouvem).

Muitas estações de rádio transmitem na AM

Este sinal deve ser amplificado eletronicamente. Nos estágios iniciais do rádio, foi feito com tubos de vácuo, que foram posteriormente substituídos por transistores, muito mais eficiente.

Então o sinal amplificado é combinado com o sinal de Frequência radial fr através AM circuitos moduladores, para que resulte em uma frequência específica para cada estação de rádio. Esta é a frequência do portador f_c Mencionado acima.

Você pode atendê -lo: Segunda Lei de Newton: pedidos, experimentos e exercícios

A frequência das estações de rádio AM está entre 530 Hz e 1600 Hz, mas as estações que usam frequência modulada ou FM têm mais portadoras de frequência: 88-108 MHz.

O próximo passo é ampliar o sinal combinado novamente e enviá -lo para a antena para ser emitido como uma onda de rádio. Dessa forma, você pode se espalhar pelo espaço até chegar aos receptores.

Recepção de sinal

Um receptor de rádio tem uma antena para capturar as ondas eletromagnéticas da estação.

Uma antena consiste em um material condutor que, por sua vez, possui elétrons livres. O campo eletromagnético exerce força nesses elétrons, que imediatamente vibram na mesma frequência de ondas, produzindo uma corrente elétrica.

Outra opção é que a antena recebida contém uma bobina de arame e o campo eletromagnético das ondas de rádio induz uma corrente elétrica. De qualquer forma, essa corrente contém as informações provenientes de todas as estações de rádio que capturaram.

O que se segue agora é que o receptor de rádio é capaz de distinguir cada estação de rádio, ou seja, sintonize o que é preferido.

Sintonize o rádio e ouça música

Escolha entre os vários sinais é alcançado por um circuito LC ressonante ou oscilador LC. Este é um circuito muito simples que contém variáveis ​​L e Capacitor C definidas em série.

Para ajustar a estação de rádio, os valores de L e C são ajustados, de modo que a frequência ressonante do circuito coincide com a frequência do sinal para sintonizar, o que não é outro senão a frequência da transportadora da estação de rádio: F_c.

Depois que a estação está ajustada, o circuito entra em ação Demodulador aquele mencionado no começo. É o responsável por decifrar, por assim dizer, a mensagem emitida pela estação de rádio. Ele obtém isso separando o sinal da transportadora e o sinal de mensagem, usando um diodo e um circuito RC chamado Filtro-baixo.

No circuito do oscilador LC esquerdo. À direita um circuito desmodulador. Fonte: f. Zapata.

O sinal já separado remonta a um processo de amplificação e a partir daí vai para os alto -falantes ou fones de ouvido para que possamos ouvi -lo.

Pode servir você: lua

O processo é descrito aqui amplamente, porque na realidade há mais estágios e é muito mais complexo. Mas nos dá uma boa idéia de como a modulação da amplitude acontece e como ela chega aos ouvidos do receptor.

Exemplo resolvido

Uma onda de transportadora tem amplitude E_c = 2 v (Rms) e frequência F_c = 1.5 MHz. É modulado por um sinal de frequência FS = 500 Hz e amplitude E_s = 1 v (Rms). Qual é a equação do sinal AM?

Solução

Os valores apropriados são substituídos na equação para o sinal modulado:

E (t) = e_c (1 + m.Cos 2πf_s.t). Cos 2πf_c.t

No entanto, é importante observar que a equação inclui amplitudes de pico, que neste caso são tensões. Portanto, é necessário passar o RMS para o pico de tensões multiplicando por √2:

E_c = √2 x 2 V = 2.83 V; E_s = √2 x 1 v = 1.41 v

M = 1.41/2.83 = 0.5

E (t) = 2.83 [(1 + 0.5Cos (2π.500.t)] cos (2π.1.5 x 10⁶.t) = 2.83 [(1 + 0.5Cos (3.14 x 10³.t)] cos (9.42 x 10⁶.t)

Referências

1. Analfabeto. Sistemas de modulação. Recuperado de: ilustecnicos.líquido.
2. Giancoli, d.  2006. Física: Princípios com aplicações. 6^º. Ed Prentice Hall.
3. Quesada, f. Laboratório de Comunicações. Modulação de amplitude. Recuperado de: OCW.babador.UPCT.é.
4. Santa Cruz, ou. Transmissão de modulação de amplitude. Recuperado de: professores.FRC.Utn.Edu.ar.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Física para Ciência e Engenharia. Volume 2. 7^MA. Ed. Cengage Learning.
6. Onda de transportadora. Recuperado de: é.Wikipedia.org.