Modulação Analógica e Digital - Tipos e Projeto de Rádio Enlace

QUESTÃO 01 A transmissão de sinais envolve a escolha de um método de modulação onde a informação a ser transmitida em forma de sinal precisa ser encapsulada por um conceito de modulação analógica ou digital em uma forma de onda denominada portadora Utilizandose os dados informados anteriormente responda a Quais são os tipos de modulação de portadora analógica e de portadora digital tanto para a informação analógica quanto para a informação digital Ao apresentar poderá utilizar recursos com base em elementos textuais infográficos lista mapa ou tabela b Descreva cada tipo de modulação apresentada no item a QUESTÃO 02 Considere o projeto de rádio enlace em terreno plano em que possui um único obstáculo do tipo gume de faca entre as antenas e distante à 12km da antena de recepção sabendose que as antenas estão distantes 25km entre si tendo a altura H nesse rádio enlace o valor é de 25m e que o sistema poderá operar em duas frequências f1 24 GHz e f2 915 MHz Utilizandose os dados informados anteriormente responda a Qual seria a perda por difração em dB nesse link para as frequências f1 e f2 b Qual frequência deve ser adotada considerando a menor atenuação por difração Justifique c Qual é o valor da perda escolhida no item b em W QUESTÃO 01 A transmissão de sinais envolve a escolha de um método de modulação onde a informação a ser transmitida em forma de sinal precisa ser encapsulada por um conceito de modulação analógica ou digital em uma forma de onda denominada portadora Utilizandose os dados informados anteriormente responda a Quais são os tipos de modulação de portadora analógica e de portadora digital tanto para a informação analógica quanto para a informação digital Ao apresentar poderá utilizar recursos com base em elementos textuais infográficos lista mapa ou tabela Tipos de Modulações Analógicas Modulação em Amplitude AM Modulação em Frequência FM Modulação em Fase PM Tipos de Modulações Digitais Modulação em Amplitude ASK Modulação em Frequência FSK Modulação em Fase PSK b Descreva cada tipo de modulação apresentada no item a A modulação é chamada de analógica quando o sinal modulador for do tipo analógico Existem três técnicas básicas de modulação analógica Modulação por Amplitude Amplitude Modulation AM Nesse tipo de modulação a portadora terá a sua amplitude sendo modificada em função do sinal modulador Assim quando o sinal modulador aumenta em amplitude a portadora também aumentará e quando o sinal Quando o modulador diminuir de amplitude a amplitude da portadora também cairá Se a amplitude mínima da portadora ficar inferior à capacidade do receptor em identificála o sinal será perdido Modulação por Frequência Frequency Modulation FM Já para a modulação por frequência a portadora terá a sua frequência variando em função do sinal modulador Quando o sinal modulador aumenta em amplitude a frequência da portadora será aumentada e quando o sinal diminuir de amplitude a frequência da portadora será diminuída E a aparência da portadora modulada fica semelhante a um efeito de sanfona Modulação por Fase Phase Modulation PM Na modulação por fase a portadora terá a variação da sua fase modificada em função do sinal modulador Conforme o sinal vai aumentando de amplitude a velocidade com que a fase varia também aumenta enquanto que quando o sinal diminui em amplitude a velocidade com que a fase varia também é reduzida Neste caso a portadora modulada também possui a aparência do efeito sanfona como na modulação por frequência mas a forma como este efeito é aplicado torna a onda modulada por fase diferente da onda modulada por freqüência O aparelho receptor verificando a variação na velocidade com que a fase varia e assim sendo capaz de recuperar o sinal original Para um modulador de sinal digital utilizamse as mesmas técnicas apresentadas anteriormente só que neste caso as denominações são diferentes sendo elas Modulação por Deslocamento de Amplitude Amplitude Shift Keying ASK Na técnica ASK a amplitude do sinal resultante da modulação varia de acordo com a amplitude do sinal que se quer modular mantendose a frequência da onda portadora constante Diferente da modulação analógica só existirão duas amplitudes Uma referente à modulação do valor um e outra referente ao valor zero No caso do valor zero a amplitude é reduzida a ponto de não haver mais a portadora sendo visto como silêncio na transmissão Modulação por Deslocamento de Freqüência Frequency Shift Keying FSK Na técnica FSK mantémse a amplitude da portadora constante O que varia é a frequência de acordo com o sinal transmitido Semelhante à técnica anterior só existirão duas frequências diferentes Um referente à modulação do valor um e outra referente à modulação do valor zero Modulação por Deslocamento de Fase Phase Shift Keying PSK Na técnica PSK a transmissão do sinal é identificada por modificações na fase da onda transmitida A amplitude e a frequência da onda portadora são mantidas constantes No exemplo da Figura a seguir quando existe a alternância entre o bit 0 e o bit 1 a fase da portadora é deslocada de 180º QUESTÃO 02 Considere o projeto de rádio enlace em terreno plano em que possui um único obstáculo do tipo gume de faca entre as antenas e distante à 12km da antena de recepção sabendose que as antenas estão distantes 25km entre si tendo a altura H nesse rádio enlace o valor é de 25m e que o sistema poderá operar em duas frequências f1 24 GHz e f2 915 MHz Utilizandose os dados informados anteriormente responda Dados f1 24 GHz f2 915 MHz d1 12km dt 25km d2 dt d1 13km a Qual seria a perda por difração em dB nesse link para as frequências f1 e f2 Primeiramente considerando f1 24 Ghz Calculando o comprimento de onda considerando 𝑐 3 10 8𝑚𝑠 1 λ 𝑐 𝑓 Substituindo os valores fornecidos em 1 λ 0 125 𝑚 A partir do comprimento de onda podese calcular o raio da incidência do gume da faca na região de Fresnel 2 𝑟1 λ𝑑1𝑑2 𝑑1𝑑2 Substituindo os dados informados em 2 r1 27928 Agora com o valor do raio de incidência calculado se calcula o parâmetro de difração de FresnelKirchhoff v 3 𝑣 2 ℎ 𝑟1 Substituindo em 3 v 126 Considerando o valor de v encontrado e utilizando no gráfico 1 Gráfico 1 Para v 126 a perda em dB será de aproximadamente 16 dB Agora aplicando o mesmo raciocínio para considerando f2 915 MHz Calculando o comprimento de onda considerando 𝑐 3 10 8𝑚𝑠 1 λ 𝑐 𝑓 Substituindo os valores fornecidos em 1 λ 0 3279 𝑚 A partir do comprimento de onda podese calcular o raio da incidência do gume da faca na região de Fresnel 2 𝑟1 λ𝑑1𝑑2 𝑑1𝑑2 Substituindo os dados informados em 2 r1 4523 m De forma análoga à feita acima se calcula o parâmetro de difração de FresnelKirchhoff v 3 𝑣 2 ℎ 𝑟1 Substituindo em 3 v 078 Considerando o valor de v encontrado e utilizando no gráfico 1 Temse que a perda em decibéis será de 13 dB b Qual frequência deve ser adotada considerando a menor atenuação por difração Justifique A frequência a ser adotada é a menor frequência dentre as duas ou seja f2 950 MHz Visto que para um dado tamanho de obstáculo quanto menor for a frequência da onda incidente no obstáculo menor será a atenuação da onda difratada pelo mesmo c Qual é o valor da perda escolhida no item b em W Sabendo que 1 dB é igual a relação encontrada a partir da fórmula 1 26 10 3 𝑃𝑚𝑊 10 𝑃𝑑𝐵𝑚 10 E que o valor de perda foi de aproximadamente 13 dB Temse que o valor da perda em W é 002 W QUESTÃO 01 A transmissão de sinais envolve a escolha de um método de modulação onde a informação a ser transmitida em forma de sinal precisa ser encapsulada por um conceito de modulação analógica ou digital em uma forma de onda denominada portadora Utilizandose os dados informados anteriormente responda a Quais são os tipos de modulação de portadora analógica e de portadora digital tanto para a informação analógica quanto para a informação digital Ao apresentar poderá utilizar recursos com base em elementos textuais infográficos lista mapa ou tabela Modulação em Amplitude AM Modulação em Frequência FM Modulação em Fase PM Modulação em Amplitude ASK Modulação em Frequência FSK Modulação em Fase PSK b Descreva cada tipo de modulação apresentada no item a Modulação por Amplitude Amplitude Modulation AM Nesse tipo de modulação a portadora terá a sua amplitude sendo modificada em função do sinal modulador Assim quando o sinal modulador aumenta em amplitude a portadora também aumentará e quando o sinal Quando o modulador diminuir de amplitude a amplitude da portadora também cairá Se a amplitude mínima da portadora ficar inferior à capacidade do receptor em identificála o sinal será perdido Modulação por Frequência Frequency Modulation FM Já para a modulação por frequência a portadora terá a sua frequência variando em função do sinal modulador Quando o sinal modulador aumenta em amplitude a frequência da portadora será aumentada e quando o sinal diminuir de amplitude a frequência da portadora será diminuída E a aparência da portadora modulada fica semelhante a um efeito de sanfona Modulação por Fase Phase Modulation PM Na modulação por fase a portadora terá a variação da sua fase modificada em função do sinal modulador Conforme o sinal vai aumentando de amplitude a velocidade com que a fase varia também aumenta enquanto que quando o sinal diminui em amplitude a velocidade com que a fase varia também é reduzida Neste caso a portadora modulada também possui a aparência do efeito sanfona como na modulação por frequência mas a forma como este efeito é aplicado torna a onda modulada por fase diferente da onda modulada por freqüência O aparelho receptor verificando a variação na velocidade com que a fase varia e assim sendo capaz de recuperar o sinal original Modulação por Deslocamento de Amplitude Amplitude Shift Keying ASK Na técnica ASK a amplitude do sinal resultante da modulação varia de acordo com a amplitude do sinal que se quer modular mantendose a frequência da onda portadora constante Diferente da modulação analógica só existirão duas amplitudes Uma referente à modulação do valor um e outra referente ao valor zero No caso do valor zero a amplitude é reduzida a ponto de não haver mais a portadora sendo visto como silêncio na transmissão Modulação por Deslocamento de Freqüência Frequency Shift Keying FSK Na técnica FSK mantémse a amplitude da portadora constante O que varia é a frequência de acordo com o sinal transmitido Semelhante à técnica anterior só existirão duas frequências diferentes Um referente à modulação do valor um e outra referente à modulação do valor zero Modulação por Deslocamento de Fase Phase Shift Keying PSK Na técnica PSK a transmissão do sinal é identificada por modificações na fase da onda transmitida A amplitude e a frequência da onda portadora são mantidas constantes No exemplo da Figura a seguir quando existe a alternância entre o bit 0 e o bit 1 a fase da portadora é deslocada de 180º QUESTÃO 02 Considere o projeto de rádio enlace em terreno plano em que possui um único obstáculo do tipo gume de faca entre as antenas e distante à 12km da antena de recepção sabendose que as antenas estão distantes 25km entre si tendo a altura H nesse rádio enlace o valor é de 25m e que o sistema poderá operar em duas frequências f1 24 GHz e f2 915 MHz Utilizandose os dados informados anteriormente responda Dados f1 24 GHz f2 915 MHz d1 12km dt 25km d2 dt d1 13km a Qual seria a perda por difração em dB nesse link para as frequências f 1 e f2 Primeiramente considerando f1 24 Ghz Calculando o comprimento de onda considerando c310 8m s λc f 1 Substituindo os valores fornecidos em 1 λ0125m A partir do comprimento de onda podese calcular o raio da incidência do gume da faca na região de Fresnel r1 2 Substituindo os dados informados em 2 r1 27928 Agora com o valor do raio de incidência calculado se calcula o parâmetro de difração de FresnelKirchhoff v v 3 Substituindo em 3 v 126 Considerando o valor de v encontrado e utilizando no gráfico 1 Gráfico 1 Para v 126 a perda em dB será de aproximadamente 16 dB Agora aplicando o mesmo raciocínio para considerando f2 915 MHz Calculando o comprimento de onda considerando c310 8m s λc f 1 Substituindo os valores fornecidos em 1 λ03279m A partir do comprimento de onda podese calcular o raio da incidência do gume da faca na região de Fresnel r1 2 Substituindo os dados informados em 2 r1 4523 m De forma análoga à feita acima se calcula o parâmetro de difração de Fresnel Kirchhoff v v 3 Substituindo em 3 v 078 Considerando o valor de v encontrado e utilizando no gráfico 1 Temse que a perda em decibéis será de 13 dB b Qual frequência deve ser adotada considerando a menor atenuação por difração Justifique A frequência a ser adotada é a menor frequência dentre as duas ou seja f2 950 MHz Visto que para um dado tamanho de obstáculo quanto menor for a frequência da onda incidente no obstáculo menor será a atenuação da onda difratada pelo mesmo c Qual é o valor da perda escolhida no item b em W Sabendo que 1 dB é igual a 12610 3 relação encontrada a partir da fórmula PmW10 PdBm 10 E que o valor de perda foi de aproximadamente 13 dB Temse que o valor da perda em W é 002 W