Telecomunicações - Práticas Experimentais Modulação AM e FM com GNU Radio

1 PRINCÍPIOS DE TELECOMUNICAÇÕES TURMA 20231 1 Introdução Os experimentos propostos devem ser realizados em computadores com o software GNU Radio Companion GRC httpgnuradioorg instalado O grupo deve realizar todas as atividades previstas nas seções 3 e 4 deste guia e descrevêlas em relatório a ser entregue até o último dia de aula deste curso 2 Objetivos As práticas experimentais aqui propostas têm por objetivos Simular e analisar a modulação em amplitude Simular e analisar a modulação angular 3 Preparação 31 Estudo Revise e pesquise sobre os conceitos DSBSC DSBC AM e QAM Modulação FM pelo método direto Equivalência entre modulações PM e FM Regra de Carson para largura de banda de modulação angular 2 32 Problemas 321 Considere um tom modulante de frequência fm 600 Hz e uma portadora de frequência fc 26 kHz Esboce os gráficos no tempo e na frequência do sinal modulante mt cos 2πfmt e do sinal modulado ϕDSBt A cos 2πfct mt cos 2πfct considerando índices de modulação µ 13 1 2 e Determine A para cada caso 322 Considere um segundo tom modulante de frequência fn 300 Hz Escreva a função QAM ϕQAMt para uma modulação QAM na mesma portadora da seção 321 que carregue o tom modulante de frequência fm 600 Hz da seção 321 no ramo em fase e o segundo tom no ramo em quadratura 323 Descreva um diagrama de blocos de um receptor síncrono coerente para ϕQAMt 324 Considere uma onda dente de serra com amplitude variando de 0 a 3 V e período de 005 ms como sinal de entrada para moduladores FM e PM com constantes kf 150000 π radV e kp 16 π radV respectivamente Considere uma portadora cossenoidal de 200 MHz com amplitude de 1 Vpp a Calcule o desvio de frequência fPM a razão de desvio βPM e a largura de faixa estimada BPM para o caso PM b Calcule o desvio de frequência fFM a razão de desvio βFM e a largura de faixa estimada BFM para o caso FM 4 Experimentos 41 Experimento 1 Modulação em Amplitude O objetivo deste experimento é analisar as modulações em amplitude DSBSC e DSBC AM Execute o software GRC e abra o arquivo Labo81grc disponibilizado Ele consiste na simulação da equação ϕDSBt A mt cos 2πfct em que A e fc podem ser alterados por suas respectivas réguas deslizantes disponíveis acima dos gráficos durante a execução do diagrama 3 Execute o diagrama do arquivo aberto e responda às questões propostas a seguir 411 Para A 0 esboce o gráfico no domínio da frequência obtido e identifique as bandas laterais do sinal modulado Apresente todos os valores pertinentes com suas unidades no gráfico Qual o índice de modulação nesse caso 412 Faça A 1 deslizando a respectiva régua e observe no espectro de frequência a introdução do espectro da portadora em relação à questão anterior A 0 Qual o novo índice de modulação Qual a potência média da portadora Qual a amplitude da portadora em dB e em valores absolutos no espectro de frequência Discuta eventuais discrepâncias referentes à expectativa teórica 413 Faça A 2 e observe o espectro de frequência Qual o novo índice de modulação Qual a potência média da portadora Qual a amplitude da portadora em dB e em valores absolutos no espectro de frequência Discuta eventuais discrepâncias referentes à expectativa teórica 414 Qual o esquema mais eficiente em termos de potência do transmissor A 1 ou A 2 Justifique 415 Altere a frequência da portadora deslizando a sua respectiva régua Descreva sucintamente o que ocorre com o sinal modulado ao fazer isso observe o gráfico em frequência 42 Experimento 2 Demodulação Síncrona QAM O objetivo deste experimento é implementar a demodulação em amplitude QAM Execute o software GRC e abra o arquivo Labo82grc disponibilizado 421 Adapte o diagrama do arquivo Labo82grc disponibilizado para que ele gere um sinal QAM conforme as características descritas na seção 322 e demodule de forma síncrona esse sinal seguindo o esquema pedido na seção 323 No relatório inclua algumas fotos da execução deste diagrama adaptado e aponte a relação com o diagrama proposto na seção 323 Salve o arquivo desenvolvido com o nome Labo82QAMgrc e anexeo ao pacote de entrega do trabalho 4 43 Experimento 3 Modulação FM O objetivo deste experimento é analisar o modulador FM de faixa larga Execute o software GRC e abra o arquivo Labo83grc disponibilizado Ele consiste em um modulador FM de faixa larga pelo método direto utilizando um VCO Execute o diagrama do arquivo aberto e responda às questões propostas a seguir 431 Faça uma estimativa do desvio de frequência observando o gráfico no tempo maior e menor período ou o gráfico na frequência 432 Qual a constante do modulador FM kf e o índice de modulação β Explique o que representam o parâmetro Sensitivity do VCO e a constante 2 na entrada do VCO 433 Qual a largura de faixa do modulador FM calculada pela regra de Carson e a largura de faixa observada no espectro em frequência considere as componentes de frequência até redução de aproximadamente 10 dB sobre as de maior potência Como a largura de banda se distribui em relação à portadora simétrica assimétrica tem componentes acima ou abaixo da portadora e em que proporção 434 Alterar a frequência da portadora altera a largura de faixa do modulador FM E quanto à frequência do sinal modulante 435 Altere a amplitude do sinal modulante para 10 Qual a nova largura de faixa do sinal modulado observandose o espectro de frequência e pela regra de Carson considerando kf 20000 π radV