Modulação

A modificação de um sinal eletromagnético

Fonte: PROF.: PAULO GOMES

Em telecomunicações, a modulação é a modificação de um sinal eletromagnético inicialmente gerado, antes de ser irradiado, de forma que este transporte informação sobre uma onda portadora (A onda portadora é um sinal senoidal caracterizado por três variáveis: amplitude, freqüência e fase. A amplitude é a medida da altura da onda para tensão positiva ou para tensão negativa. Também definida como crista da onda, a amplitude do sinal digital é igual à diferença da tensão para o degrau entre 0 e 1. Iniciando na tensão zero, a onda cresce atinge a amplitude, decresce, se anula, atinge sua amplitude negativa e volta a crescer até se anular novamente. Essa sequência compõe um ciclo).

 

Modulação é o processo no qual a informação a transmitir numa comunicação é adicionada a ondas eletromagnéticas. O transmissor adiciona a informação numa onda básica de tal forma que poderá ser recuperada na outra parte através de um processo reverso chamado demodulação.

 

A maioria dos sinais, da forma como são fornecidos pelo transmissor, não podem ser enviados diretamente através dos canais de transmissão. Conseqüentemente, é necessário modificar esse sinal através de uma onda eletromagnética portadora, cujas propriedades são mais convenientes aos meios de transmissão. A modulação é a alteração sistemática de uma onda portadora de acordo com a mensagem (sinal modulante), e pode incluir também uma codificação.

 

É interessante notar que muitas formas de comunicação envolvem um processo de modulação, como a fala por exemplo. Quando uma pessoa fala, os movimentos da boca são realizados a taxas de freqüência baixas, na ordem dos 10 Hertz, não podendo a esta freqüência produzir ondas acústicas propagáveis. A transmissão da voz através do ar é conseguida pela geração de tons (ondas) portadores de alta frequência nas cordas vocais, modulando estes tons com as ações musculares da cavidade bucal. O que o ouvido interpreta como fala é, portanto, uma onda acústica modulada, similar, em muitos aspectos, a uma onda elétrica modulada.

 

O dispositivo que realiza a modulação é chamado modulador.

 

Portanto, modulação é a técnica onde as características da portadora (sinal que é modulado) são modificadas com a finalidade de transmitir informações, utilizada em transmissão e em modems. É o processo pelo qual se modificam as características de uma onda de rádio ou elétrica, de forma que as alterações representem informações significativas para o ser humano ou para uma máquina.

 

Existem dois tipos de modulação: analógica e digital. A modulação pode alterar a amplitude da onda (modulação em amplitude AM), ou sua freqüência (modulação em frequência FM), ou sua fase (modulação por deslocamento de fase), ou ainda combinar várias dessas alterações. Modulando um ou mais desses parâmetros, isto é, variando-os convenientemente, pode-se transmitir uma informação como o áudio e o vídeo.

A escolha do tipo de modulação é importante em projetos de sistemas para transmissão de sinais.

 

Modulação analógica.

 

Também classificada como modulação de onda contínua, na qual a portadora é uma onda cosenoidal, e o sinal modulante é um sinal analógico ou contínuo. As técnicas de modulação para sinais analógicas mais utilizadas são a Modulação em Amplitude - AM, Modulação em Freqüência - FM e Modulação em Fase - PM.

 

Modulação em amplitude - ou simplesmente AM (do inglês Amplitude Modulation - Modulação de Amplitude): a amplitude da portadora de um transmissor é variada de acordo como o sinal em função do sinal de interesse, que é o sinal modulador. A frequencia e a fase da portadora são mantidas constantes. Um sinal AM é muito sujeito a estática e a outras interferências elétricas.

 

Modulação em frequência (FM): altera a frequência da portadora de acordo com a informação a ser transmitida.

 

Em FM, ao contrário da AM, a amplitude da portadora é mantida constante, mas sua freqüência é alterada conforme variações no sinal enviado. Essa forma de modulação foi desenvolvida pelo engenheiro americano. Edwin H. Armstrong em um esforço para superar interferências que afetam a recepção de rádio AM.

 

A FM é menos suscetível que a AM a certos tipos de interferência, como a causada por temporais e por correntes elétricas fortuitas de equipamentos e outras fontes relacionadas. Esses ruídos afetam a amplitude da onda de rádio, mas não sua frequência, assim um sinal de FM permanece virtualmente inalterado.

 

FM é melhor que AM para transmissão de som estereofônico, sinais de áudio de televisão e retransmissão de telefonemas interurbanos por microondas.

 

O total de largura de banda necessário para transmitir um sinal de FM é maior que para AM, o que é um limite para alguns sistemas.

 

Modulação em fase (Phase Modulation - PM): varia a fase da portadora de acordo com os dados a serem transmitidos.

 

Ao ser modulada, uma portadora, originalmente uma frequência única, transforma-se em uma faixa de frequências em torno da portadora, a chamada banda de modulação. A largura dessa banda depende do modo e do tipo de modulação usado.

 

Essa forma de modulação é frequentemente considerada uma variação da FM. Em vez da frequência da onda portadora, a fase da portadora é que muda.

 

Como FM, PM minimiza vários tipos de interferências na recepção. As duas técnicas são normalmente usadas em conjunto. FM não pode ser aplicada durante a amplificação de um sinal de som em radiodifusão, sendo então usada a PM.

 

Modulação Digital.

 

A modulação digital é usada quando se está interessado em transmitir uma forma de onda ou mensagem, que faz parte de um conjunto finito de valores discretos representando um código.

 

A principal diferença entre os sistemas de comunicação de dados digitais e analógicos (dados contínuos), é que no primeiro caso, ocorre a transmissão e detecção de uma dentre um número finito de formas de onda conhecidas, enquanto nos sistemas analógicos há um número infinitamente grande de mensagens cujas formas de onda correspondentes não são todas conhecidas. As principais técnicas de modulação para sinais digitais são:

Por chaveamento:

 

Modulação em amplitude por chaveamento (ASK - Amplitude Shift-Keying): altera a amplitude da onda portadora em função do sinal digital a ser transmitido. A modulação em amplitude troca a freqüência baixa do sinal binário, para uma frequência alta como é a frequência da portadora.

 

Modulação em frequência por chaveamento (FSK - Frequency Shift-Keying): processo de modulação que consiste na variação da frequência da onda portadora em função do sinal digital a ser transmitido. Esse tipo de modulação pode ser considerado equivalente a modulação em FM para sinais analógicos.

Modulação em fase por chaveamento (PSK - Phase Shift- Keying): processo pelo qual se altera a fase da onda portadora em função do sinal digital a ser transmitido.

 

Por pulso: Nesta técnica uma amostra da forma de onda é tomada a intervalos regulares. Há uma variedade de esquemas de modulação por pulso: modulação em amplitude de pulso (PAM), modulação em código de pulso (PCM), modulação em freqüência de pulso (PFM), modulação de posição de pulso (PPM) e modulação por largura de pulso (PWM).

 

Em telecomunicações, a modulação é a modificação de um sinal eletromagnético inicialmente gerado, antes de ser irradiado, de forma que este transporte informação sobre uma onda portadora (A onda portadora é um sinal senoidal caracterizado por três variáveis: amplitude, frequência e fase. A amplitude é a medida da altura da onda para tensão positiva ou para tensão negativa. Também definida como crista da onda, a amplitude do sinal digital é igual à diferença da tensão para o degrau entre 0 e 1. Iniciando na tensão zero, a onda cresce atinge a amplitude, decresce, se anula, atinge sua amplitude negativa e volta a crescer até se anular novamente. Essa sequência compõe um ciclo).

 

Modulação é o processo no qual a informação a transmitir numa comunicação é adicionada a ondas eletromagnéticas. O transmissor adiciona a informação numa onda básica de tal forma que poderá ser recuperada na outra parte através de um processo reverso chamado demodulação.

 

A maioria dos sinais, da forma como são fornecidos pelo transmissor, não podem ser enviados diretamente através dos canais de transmissão. Conseqüentemente, é necessário modificar esse sinal através de uma onda eletromagnética portadora, cujas propriedades são mais convenientes aos meios de transmissão. A modulação é a alteração sistemática de uma onda portadora de acordo com a mensagem (sinal modulante), e pode incluir também uma codificação.

 

É interessante notar que muitas formas de comunicação envolvem um processo de modulação, como a fala por exemplo. Quando uma pessoa fala, os movimentos da boca são realizados a taxas de frequência baixas, na ordem dos 10 Hertz, não podendo a esta freqüência produzir ondas acústicas propagáveis. A transmissão da voz através do ar é conseguida pela geração de tons (ondas) portadores de alta frequência nas cordas vocais, modulando estes tons com as ações musculares da cavidade bucal. O que o ouvido interpreta como fala é, portanto, uma onda acústica modulada, similar, em muitos aspectos, a uma onda elétrica modulada.

 

O dispositivo que realiza a modulação é chamado modulador.

Basicamente, a modulação consiste em fazer com que um parâmetro da onda portadora mude de valor de acordo com a variação do sinal modulante, que é a informação que se deseja transmitir.

 

Dependendo do parâmetro sobre o qual se atue, temos os seguintes tipos de modulação:

• Modulação em amplitude (AM)

• Modulação em fase (PM)

• Modulação em frequência (FM)

• Modulação em banda lateral dupla (DSB)

• Modulação em banda lateral única (SSB)

• Modulação de banda lateral vestigial (VSB, ou VSB-AM)

• Modulação de amplitude em quadratura (QAM)

• Modulação por divisão ortogonal de frequência (OFDM)

 

Também se empregam técnicas de modulação por pulsos, entre elas:

• Modulação por pulso codificado (PCM)

• Modulação por largura de pulso (PWM)

• Modulação por amplitude de pulso (PAM)

• Modulação por posição de pulso (PPM)

 

Quando o sinal modulador é um sinal digital, com um conjunto de símbolos digitais (p.ex, 0 ou 1), transmitidos (chaveados) em determinada velocidade de codificação (bauds), designa-se essas modulações, com uma transição abrupta de símbolos, por:

• Modulação por chaveamento de amplitude (ASK)

• Modulação por chaveamento de frequência (FSK)

• Modulação por chaveamento de fase (PSK)

• Modulação por chaveamento de fase e amplitude (APSK ou APK)

2017 - 2020 © Ricardo Pizzotti