Comunicação Analógica - Moduladores FM
Neste capítulo, vamos discutir sobre os moduladores que geram ondas NBFM e WBFM. Primeiro, vamos discutir sobre a geração de NBFM.
Geração de NBFM
Sabemos que a equação padrão da onda FM é
$$ s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right) $$
$ \ Rightarrow s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) \ cos \ left (2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right) - $
$ A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right) \ sin \ left (2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right) $
Para NBFM,
$$ \ left | 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right | <<1 $$
Sabemos que $ \ cos \ theta \ approx 1 $ e $ \ sin \ theta \ approx 1 $ quando $ \ theta $ é muito pequeno.
Usando as relações acima, obteremos o NBFM equation Como
$$ s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) -A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right) 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ direita) dt $$
O diagrama de blocos do modulador NBFM é mostrado na figura a seguir.
Aqui, o integrador é usado para integrar o sinal de modulação $ m \ left (t \ right) $. O sinal da portadora $ A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) $ é a fase deslocada por $ -90 ^ 0 $ para obter $ A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right) $ com a ajuda de $ -90 ^ 0 $ deslocador de fase. O modulador de produto tem duas entradas $ \ int m \ left (t \ right) dt $ e $ A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right) $. Ele produz uma saída, que é o produto dessas duas entradas.
Isso é posteriormente multiplicado por $ 2 \ pi k_f $ colocando um bloco $ 2 \ pi k_f $ no caminho de encaminhamento. O bloco de verão tem duas entradas, que nada mais são do que os dois termos da equação NBFM. Os sinais positivos e negativos são atribuídos ao sinal da portadora e ao outro termo na entrada do bloco de verão. Finalmente, o bloco de verão produz a onda NBFM.
Geração de WBFM
Os dois métodos a seguir geram uma onda WBFM.
- Método direto
- Método indireto
Método direto
Este método é chamado de Método direto porque estamos gerando uma onda FM de banda larga diretamente. Neste método, Voltage Controlled Oscillator (VCO) é usado para gerar WBFM. O VCO produz um sinal de saída, cuja frequência é proporcional à tensão do sinal de entrada. Isso é semelhante à definição de onda FM. O diagrama de blocos da geração da onda WBFM é mostrado na figura a seguir.
Aqui, o sinal modulante $ m \ left (t \ right) $ é aplicado como uma entrada do oscilador controlado por tensão (VCO). O VCO produz uma saída, que nada mais é do que o WBFM.
$$ f_i \: \ alpha \: m \ left (t \ right) $$
$$ \ Rightarrow f_i = f_c + k_fm \ left (t \ right) $$
Onde,
$ f_i $ é a frequência instantânea da onda WBFM.
Método Indireto
Este método é chamado de Método Indireto porque estamos gerando uma onda FM de banda larga indiretamente. Isso significa que primeiro geraremos a onda NBFM e depois com a ajuda de multiplicadores de frequência obteremos a onda WBFM. O diagrama de blocos de geração da onda WBFM é mostrado na figura a seguir.
Este diagrama de blocos contém principalmente dois estágios. Na primeira etapa, a onda NBFM será gerada usando o modulador NBFM. Vimos o diagrama de blocos do modulador NBFM no início deste capítulo. Sabemos que o índice de modulação da onda NBFM é menor que um. Portanto, para obter o índice de modulação necessário (maior que um) da onda FM, escolha o valor do multiplicador de frequência corretamente.
Frequency multiplieré um dispositivo não linear, que produz um sinal de saída cuja freqüência é 'n' vezes a freqüência do sinal de entrada. Onde, 'n' é o fator de multiplicação.
Se a onda NBFM cujo índice de modulação $ \ beta $ é menor que 1 é aplicada como a entrada do multiplicador de frequência, então o multiplicador de frequência produz um sinal de saída, cujo índice de modulação é 'n' vezes $ \ beta $ e a frequência também 'n 'vezes a frequência da onda WBFM.
Às vezes, podemos exigir vários estágios de multiplicador de frequência e mixadores para aumentar o desvio de frequência e o índice de modulação da onda FM.