Fala galera tudo tranquilo aqui é o Wagner ham do WR Kids Channel e essa é mais uma Fast lesson quem está nos seguindo lá no Instagram já deve ter visto que estamos brincando um pouco com a modulação AM se você ainda não seguiu por lá dá uma conferida @ Wagner Rambo que publicamos fotos de testes no laboratório e eventualmente vamos publicar alguns vídeos também então nos segue lá também o nosso assinante Augusto pediu para explicarmos um pouco melhor como um receptor de rádio separa as frequências sintoniza as frequências das emissoras achei a dúvida dele bastante interessante e provavelmente muitos têm uma dúvida parecida e resolvi abordar estes tópicos sobre transmissão de ondas de rádio e as formas né de transmissão Vamos começar com a mais elementar de todas que é a AM Double Side Band A modulação am dsb que é é primordial para conseguirmos compreender todos os princípios de transmissão de ondas de rádio a partir da dsb que é a Double Side Band podemos utilizar modulação single Side Band que filtramos uma das bandas de frequência também a vestigial sideband aplicando filtros vestigiais e a a Double Side Band com portadora suprimida que é a forma de modulação am que elimina alguns problemas vamos começar do básico Então temos a aqui a modulação AM Double Side Band Primeiro vamos imaginar um sinal contínuo no tempo uma informação que queremos transmitir sabemos isso todo mundo já sabe que de 20 hz a 20 khz o ouvido humano consegue captar consegue escutar frequências nesta faixa E aí obviamente ondas de rádio para os seres humanos ouvirem devem estar nesta faixa de frequência Se tentar transmitir uma frequência vamos dizer uns 5 khz temos que ter um cálculo para o comprimento da antena por exemplo podemos transmitir podemos mas vou mostrar agora na matemática rapidinho porque se torna inviável a transmissão direta de sinais de baixa frequência temos que considerar para isso o comprimento de onda que é o lambda que é igual a c dividido por F onde c é a velocidade da luz no vácuo que é 3 x 10 na 8 m/s e f é a frequência de transmissão porque a velocidade da luz para este cálculo vem da propagação de ondas eletromagnéticas que é lá das equações de Maxwell onde temos o campo o vetor campo elétrico e o vetor campo magnético se comportando um perpendicular em relação a outra isso é uma onda eletromagnética então é 3 x 10 na 8 met por seg dividido pela frequência vamos pegar como exemplo então uma frequência baixa de 5 khz ou vamos utilizar a frequência mais alta que é 20 khz a frequência mais alta que o ouvido humano consegue escutar então 20 khz e aí fazendo o cálculo 3 x 10 na 8 div por 20 x 10 na 3 dá 15000 15000 o qu qual a unidade de lambda vamos ver como descobrir isso a velocidade da luz no vácuo é 3 x 10 na 8 m/s Então esta é a unidade do numerador e aqui o denominador é Nossa frequência em herz mas sabemos que a frequência é invers proporcional ao período e o período é dado em segundos Ou seja a unidade da frequência também é 1 sobre segundo substituindo herz por 1 sobre segundo e aí dividimos metro por segundo por 1 sobre segundo e resulta em metros então o comprimento de onda para transmitir uma frequência de 20 khz é 15. 000 M como é inversamente proporcional à frequência quanto menor a frequência maior o comprimento de onda E aí temos que considerar uma antena por exemplo de 1/4 seria uma antena de 1/4 de qu Quando falamos em antena de 1/4 é antena de 1/4 do comprimento de onda se formos calcular isso então seria o comprimento da antena ser utilizada para um lambda de 15. 000 M daria 15.
000 dividido por 4 15. 000 so 4 dá 3750 M que é igual a 3,75 km e esse é o comprimento da antena que precisaríamos para transmitir esse sinal aí vejam que isso é inviável e ainda só mais um pouquinho de matemática depois já passaremos para uma parte mais prática a modulação AM Double Side Band consiste em misturar dois sinais que é o da nossa frequência modulante que chama essa frequência mais baixa que é o sinal que queremos transmitir então é um cosseno de Ô m de t E aí multiplicamos por um cosseno de Ô C que é a frequência de uma portadora que já vou explicar o que é de t o que na realidade fazemos ainda é adicionar um nível DC vamos chamar de DC mesmo a frequência da portadora então de uma maneira bem resumida a equação que descreve a modulação dsb essa multiplicação de cossenos sendo o cosseno da nossa onda do nosso sinal modulante somado a um nível DC esse nível DC é um nível de tensão é um offset do nosso sinal e uma frequência da portadora vamos de cara passar para a simulação prática para entendermos direitinho estas questões estou aqui com LT SP aberto vamos representar com uma fonte de tensão o nosso sinal modulante Então pegando aqui vamos desenhar rapidinho o circuito F4 eu tenho uma Lab vou chamar de modulante clicamos com a direita vamos em Advanced vamos em sign para uma onda senoidal colocamos uma amplitude de 100 MV e uma frequência de 1 khz e vamos já acrescentar aquele nível DC da equação do double Side Band Vamos colocar um nível DC aqui em DC offset de uns 300 MV damos um Ok vamos de cara rodar a simulação para testar isso uns 5 MS tá bom e vejam que temos a nossa senoide nenhuma novidade com o nível DC aplicado ela inicia aqui em 300 MV e a amplitude dela é de 100 MV É verdade que esse sinal aqui é um sinal determinístico sabemos que o sinal de áudio é um sinal estocástico estacionário assim como os batimentos cardíacos mas por vias de simulação e abstração para estamos no Mundo Ideal aqui no simulador vamos utilizar este sinal a ser trans como exemplo E aí pegamos uma segunda fonte e esta segunda fonte será a frequência da nossa portadora a frequência da portadora é a sacada que os engenheiros tiveram para transmitirem baixas frequências eles misturam ou seja eles fazem uma multiplicação do nosso sinal com uma frequência bem mais alta E aí esta frequência bem mais alta viabiliza o projeto de circuitos transmissores e de antenas para transmitirmos este sinal no no ar então utilizando uma frequência bem mais alta que é a portadora ela tem esse nome porque vai portar o sinal que queremos transmitir Vamos colocar uma Label para portadora e a nossa portadora é uma onda senoidal com offset nulo amplitude de 5 v e a frequência vamos pegar 600 khz E aí já podemos ir sacando que o dial do nosso rádio o rádio AM Quando sintonizamos ali o rádio já vamos selecionando uma faixa de frequências específicas e podemos já entender que cada de rádio tem a sua frequência portadora para transmitir os seus sinais e aí ao invés de implementar um mixer aqui que é um circuito um pouco mais chatinho de fazer vamos abstrair e vamos pegar uma fonte com comportamento arbitrário que é bv aqui no LT Spice que é uma fonte de tensão com comportamento arbitrário e podemos descrever matematicamente o circuito que queremos vejam que interessante eu conecto aqui o Ground E aí temos o nosso sinal modulante temos a portadora E aí vamos fazer a multiplicação aquela multiplicação do sinal modulante com o sinal da portadora para isso clicamos com a direita aqui e e descrevemos v = v abre parênteses modulante que é a tensão aqui da fonte modulante vezes a tensão da portadora com isso já implementamos o modulador de forma bem simples vamos colocar aqui modulado para sinal modulado aqui na Label desta fonte rodando a simulação de novo agora vejam que temos o nosso sinal modulante de 1 khz o nosso sinal da portadora a frequência da portador aqui em 600 khz Vamos dar um zoom aqui está e agora Vejam a multiplicação das duas aqui no mixer E aí está a amplitude modulada eu quero que vocês enxerguem bem o que está ocorrendo Aqui Esta é a saída da do nosso mixer aqui a fonte de comportamento arbitrário que multiplicamos os dois sinais temos a frequência da nossa portadora aqui se dermos um zoom vamos ver a senoide a 600 khz E aí removendo Zoom percebam que a involt cória desse sinal acompanhe o mouse aqui isto se chama involt cória a involt contém o sinal a ser transmitido por isso que a m é amplitude modulada que eu modulo a amplitude do sinal da portadora pelo meu sinal a ser transmitido e essa sacada aí os engenheiros tiveram para poder permitir a transmissão de sinais em baixa frequência vejam que bacana isso então temos o sinal modulado surfando aqui na onda da nossa portadora O Bacana do LT Spice é que ele nos permite ver o dos sinais vamos pegar o modulante primeiro duplo clique aqui eu vejo só o sinal aqui do da modulante clico com a direita vion e fft já demonstrei uma videoaula como utilizar o analisador de espectro pela função fft do osciloscópio digital Então vale a pena conferir damos um ok e temos aqui o espectro do sinal Vejam o nosso pico em 1 khz Lembrando que o espectro analisa o eixo da frequência estamos no domínio frequência aqui pois aplicamos a transformada rápida de fourrier e estes Picos menores aqui é uma ruir do nosso sinal que já era previsto e aqui o eixo das ordenadas está em escala logarítmica podemos também ver o espectro da portadora então aqui está a portadora no tempo e a portadora na frequência e o espectro da portadora nos dá um pico aqui em 600 khz Vamos dar um zoom mais um pouco de zoom aqui vej o nosso pico aqui em 600 khz que é a frequência da nossa portadora e temos o ruído também aqui que já é natural e agora o interessante de se observar é o espectro do sinal modulado vamos pegar só ele aqui está o nosso sinal modulado em double Side Band clico com a direita vi fft Ok e aqui está vejam que temos ainda um pico em 600 khz Vamos dar um zoom mas olha o que aparece aqui vej que interessante temos a frequência transladada em duas bandas laterais temos a nossa portadora 600 khz e temos aqui um pico em 601 khz e um pico em 599 o que ocorre com a multiplicação translados a frequência do sinal a partir da frequência da portadora exatamente a distância de frequência que tínhamos que é 1 khz aqui no sinal modulante Mas vocês já conseguem enxergar o grande problema da modulação Double Side Band ela envia também a portadora afinal temos um pico aqui da nossa portadora 600 khz e isso é desperdício de Potência em próximos vídeos vou demonstrar para vocês qual a sacada que os engenheiros fizeram para resolver este problema que é a modulação AM Double Side Band com ap portadora suprimida pela multiplicação dos cossenos e por causa daquele nível DC do sinal modulante temos este pico em nossa origem que é inevitável o que vamos fazer agora é demonstrar o demodulador o demodulador de um sinal am Double Side Band é muito simples por isso que utiliza-se essa técnica o demodulador é nada menos do que um detector de involt que isso pode ser feito com um diodo de sinal bem simples um capacitor e um resistor então por isso que esta técnica é muito utilizada pois com um hardware muito simples se desenvolve um circuito demodulador quando utilizarmos demonstrarmos a técnica de Double Side Band com ap portadora suprimida veremos que o receptor o demodulador não é tão simples assim e aí tem o nosso detector de involt composto destes três componentes ligados desta forma aqui o nosso sinal devidamente recebido por uma antena receptora já modulado é aplicado aqui neste diodo irá retific E aí pelo processo de carga e descarga do capacitor teremos o sinal modulado clicamos com a direita no diodo vamos em pick New died e vamos pegar o 1n 4148 que é o diodo de sinal clássico né E aí para projetar os componentes RC devemos levar em conta a máxima frequência do sinal modulante que é este sinal aqui e não é este 1 khz no caso das am Double Side Band comerciais o sinal máximo é de 5 khz aí podemos arbitrar um valor para o capacitor Vamos colocar 47 NAN fard e para projetar o resistor utiliza-se a equação de um filtro passa baixas clássico que é 1 sobre 2 pi RC Vamos colocar aqui na no equation então o f é 1 sobre 2 pi RC isolando o r que é o que eu preciso determinar ainda é 1 sobre 2 pi FC F é a nossa frequência máxima Vamos considerar oos 5 khz e c é o valor do capacitor arbitrado então 5000 e o capacitor é 47 Nano isso resulta em um resistor vamos ver aqui 2 x Pi x 5000 x 47 nanofarad vamos de novo duas vezes pi apertei alguma coisa errada vezes 5000 x 47 nano Agora sim um sobre isso 677 v25 ohms 677. 533 e simulando outra vez na entrada do nosso detector temos o sinal modulado que não é nenhuma novidade que é o sinal recebido pela antena do receptor até Vamos colocar aqui um texto aqui estamos emulando o transmissor à esquerda e à direita emulando receptor eu digo emulando pois temos muitos outros circuitos a serem considerados aqui isso é uma abstração bem alta do transmissor e do receptor que queremos implementar do demodulador não o detector de envoltória realmente é este circuito dos três componentes E aí na saída temos o nosso sinal dem modulado sinal original aqui visto para o circuito o que estamos transmitindo vejam que está funcionando então o nosso detector de involt só recapitulando misturamos dois sinais a frequência da portadora mais alta do sinal modulante que é mais baixo transmitimos no ar este sinal modulado e o nosso detector de involuta pegou e demodulação forma original obviamente temos um ruído aqui se dermos um zoom que este ruído é a nossa portadora lembrem-se que estamos também enviando aquele pico da portadora Pois é a m Double Side Band vendo esse sinal aqui no espectro vamos observar uma coisa interessante vamos observar aqui o nosso pico em 1 khz que é a frequência do sinal modulante está funcionando então o receptor de am Double Side Band aqui no simulador LT Space temos os outros picos de frequência que tem uma amplitude bem mais baixa considerando que o eixo é em logaritmo mas aplicando filtros mais eficientes E aí a partir da filtragem e outra circuitaria envolvida em receptores de am consegue se tratar estes sinais de forma adequada Então esse foi mais um vídeo do WR Kids Channel uma Fast lesson Espero que tenham gostado que tenha sido útil para a maioria qualquer dúvida deixe seu comentário aqui embaixo no YouTube que o mais breve possível estaremos atendendo sugestões para outras Fast lessons deixe com a #f lesson e o tema que você quiser que poderemos publicar aqui no canal também se é novo aqui no canal clique em se inscrever e se já é assinante obrigado pela audiência de sempre compartilhe com todo mundo clique em gostei que isso nos ajuda para caramba por hoje é isso vou ficando por aqui aquele abraço e até a próxima Obrigado por assistir a mais um vídeo agora clique em gostei para divulgar o nosso trabalho em suas redes sociais inscreva-se no canal WR Kids 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