Transmissores parte 1

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<p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>1</p><p>TRANSMISSORES</p><p>Introdução</p><p>A radiotransmissão teve seu início em 1895 com a primeira transmissão de sinais elétricos sem</p><p>fios feita por Marconi na Itália. Embora o primeiro transmissor tenha sido construído por Marconi, ele</p><p>baseou seu trabalho nas pesquisas de Heinrich Hertz, sobre ondas eletromagnéticas.</p><p>É óbvia a necessidade de se transmitir voz a longas distâncias, mas a voz humana, tem pequeno</p><p>alcance, mesmo se amplificada, pois devido a faixa de freqüência que ocupa (300 Hz a 5000 Hz), é</p><p>muito atenuada por eventuais obstáculos e pela própria atmosfera.</p><p>Por outro lado, ondas eletromagnéticas de freqüências mais altas são absorvidas pela atmosfera e</p><p>ainda são refletidas pela ionosfera, podendo por reflexão, circundar a Terra. Além disso estas ondas</p><p>movem-se com a velocidade da luz, permitindo portanto, contato imediato entre dois pontos quaisquer</p><p>da Terra.</p><p>Infelizmente essas ondas de freqüências mais altas não são audíveis para o ser humano e por isso</p><p>não podem ser usadas sozinhas em telecomunicações. Para contornar esse inconveniente usamos um</p><p>processo chamado modulação, que descreveremos a seguir: o som é um sinal alternado, com amplitude</p><p>e freqüências variáveis. Essa amplitude e freqüência são características próprias de cada som. Se</p><p>conseguirmos fazer com que uma onda de alta freqüência que chamaremos portadora, sofra variações</p><p>no tempo de sua amplitude, freqüências ou fase, variações essas proporcionais aos valores da onda</p><p>sonora, teremos modulado a portadora. O processo pela qual alteramos as características da portadora é</p><p>denominado “modulação”. Existem três tipos de modulação.</p><p>Tipos de modulação</p><p>a)Modulação em Amplitude</p><p>A onda portadora com freqüência alta e constante, tem sua amplitude do sinal de áudio, como</p><p>mostra a figura 1.</p><p>Figura 1 - Portadora de alta freqüência modulada em amplitude</p><p>O sistema mostrado na figura anterior é chamado AM – DSB, pois os dois lados da portadora</p><p>sobrem modulação (DSB= DOUBLE SIDE BAND = Dupla Banda Lateral). Devemos notar que a</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>2</p><p>freqüência da onda portadora deve ser bem maior que a da onda moduladora.</p><p>A relação entre as amplitudes da portadora e do sinal modulante nos dá o chamado índice de</p><p>modulação, obtido com a fórmula:</p><p>m</p><p>E - E</p><p>E E</p><p>100%a</p><p>=</p><p>+</p><p>⋅max min</p><p>max min</p><p>Onde: (figura 1)</p><p>Emax = amplitude máxima da portadora modulada</p><p>Emin = amplitude mínima da portadora modulada</p><p>O índice de modulação mostra o aprofundamento que o sinal modulador imprime para a</p><p>portadora. Esse índice não pode ser maior que 100%, para evitar futuros problemas de distorções no</p><p>momento da recuperação do sinal modulador.</p><p>b) Modulação em Freqüência</p><p>Neste caso, a onda portadora tem amplitude constante, porém, modificamos sua freqüência</p><p>instantânea de acordo com a freqüência do sinal modulador, como a figura 2.</p><p>Figura 2 – Onda modulada em freqüência</p><p>c) Modulação por Pulsos</p><p>Os sistemas pulsados são aqueles em que transmitem a informação pela variação das</p><p>características de algum pulso. Dependendo da característica variada podemos ter:</p><p>1) MAP = Modulação por variação da amplitude do pulso</p><p>2) MLP = Modulação por variação da largura do pulso</p><p>3) MPP = Modulação por variação da posição do pulso</p><p>4) MCP = Modulação codificada de pulso</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>3</p><p>Espectro de freqüência</p><p>A representação gráfica de um sinal modulado é difícil de ser feita e também difícil de ser</p><p>interpretada. Por isso, usamos uma simplificação que nos permitirá visualizar rapidamente todos os</p><p>elementos da onda modulada. Na figura 3 temos um desenho simplificado que é chamado “espectro”.</p><p>Numa linha horizontal representaremos os valores das freqüências envolvidas. A cada uma</p><p>destas freqüências corresponderá uma linha vertical de comprimento determinado pela amplitude</p><p>daquela freqüência. Isto é mostrado no exemplo seguinte:</p><p>Denominaremos as representações da figura 3.</p><p>f0 = freqüência da onda portadora</p><p>E0 = amplitude da portadora</p><p>fm = freqüência instantânea da onda moduladora</p><p>ma = índice de modulação</p><p>Considerando a freqüência da portadora como sendo, 15.100 KHz, e o tom do sinal modulador</p><p>de 5 KHz, após a modulação, a portadora será composta por três freqüências: a portadora e as duas</p><p>bandas laterais, resultantes do batimento entre a freqüência da portadora e a freqüência instantânea do</p><p>sinal modulante.</p><p>Figura 3 – Espectro para uma onda com modulação tipo DSB</p><p>Na figura 4, temos representado o sinal modulante, a portadora e a portadora modulada e na</p><p>figura 5, o espectro de freqüências resultante. Observamos que a banda lateral superior (BLS) está</p><p>situada a 5 KHz acima da portadora de 15.100 KHz, isto é, BLS = 15.105 KHz. A banda lateral inferior</p><p>(BLI) está situada a 5 KHz abaixo da portadora, ou seja, 15.095 KHz.</p><p>Como podemos notar, o transmissor de AM ocupa uma largura no espectro de 10 KHz, e a freqüência</p><p>máxima permitida para o sinal modulante em AM é de 5 KHz (figura 5).</p><p>Distribuição de Potência</p><p>Nos transmissores modulados em amplitude, a potência de cada banda lateral depende do índice</p><p>de modulação. Para o caso de 100% de modulação, a portadora contém 66,6% de potência total</p><p>transmitida, enquanto que cada banda lateral contém 16,6%, como podemos verificar na figura 6.</p><p>Como vimos anteriormente, a onda modulada é composta por três freqüências: a freqüência da</p><p>portadora e as suas bandas laterais. Quando não possuem modulação, toda potência de saída está contida</p><p>na portadora.</p><p>Toda vez que aplicarmos o sinal modulante, isto é, aumentamos o índice de modulação, surgem</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>4</p><p>as bandas laterais contendo cada uma delas, um pouco da potência que antes estava contida na</p><p>portadora. Quanto maior for o índice de modulação tanto maior será a potência distribuída nas bandas</p><p>laterais.</p><p>Figura 4 – A) Sinal Modulante; B) Portadora; C) Portadora Modulada</p><p>A potência total aplicada na antena será a soma de potências contidas na portadora e nas bandas</p><p>laterais. Essa potência será dada por:</p><p>Figura 5 -Espectro de freqüência para um transmissor modulado em AM DSB com modulação de 100 %</p><p>Simplificando, temos:</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>5</p><p>onde:</p><p>Pt = Potência total na antena</p><p>Pp = Potência da portadora sem modulação</p><p>ma = Índice de modulação</p><p>O mesmo processo é válido para a tensão contida em cada banda lateral. Observamos que na</p><p>figura 7 o espectro é a fórmula pela qual podemos determinar o nível de tensão em cada banda lateral.</p><p>Exemplo prático:</p><p>Imaginemos um transmissor de AM, com uma potência total na antena de 500 W, e com um</p><p>índice de modulação de 80%. Determinar a potência da portadora e a potência em cada banda lateral.</p><p>Figura 6 – Distribuição de potência para uma potência total de 100 W</p><p>Figura 7 – Distribuição de tensão na portadora e nas bandas laterais, em função do índice</p><p>de modulação ma</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>6</p><p>No caso de modulação em amplitude, a potência distribuída em cada banda lateral é</p><p>simétrica, isto quer dizer que, as potências nas duas bandas laterais são iguais, (PBLI = PBLS).</p><p>Além disso, a potência total é a soma das três potências, ou seja:</p><p>Sinal Modulador Qualquer</p><p>Podemos considerar como sinal modulante, o sinal que tenha características diferentes de um</p><p>sinal senoidal simples. Neste caso, o espectro de freqüências terá um formato diferente, pois</p><p>representaremos somente a amplitude da portadora, sendo a moduladora representada por sua freqüência</p><p>nas</p><p>bandas laterais (figura 8).</p><p>Figura 8 – Espectro do sinal modulador</p><p>Moduladores</p><p>No processo de modulação em amplitude utiliza-se um circuito modulador, para aplicar a</p><p>mensagem de áudio sobre a portadora de RF.</p><p>O sinal modulante é capturado pelo microfone, sendo em seguida amplificado até um nível de</p><p>potência suficiente para variar a amplitude do sinal da portadora de RF. O sinal da portadora é gerado</p><p>por um oscilador controlado a cristal, com boa estabilidade de freqüência, e oscilando já na freqüência</p><p>final da portadora.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>7</p><p>Figura 9 – Diagrama em blocos de um transmissor para modulação em amplitude AM</p><p>O sinal de RF é amplificado no estágio do amplificador de potência de</p><p>RF, sintonizado na freqüência central da portadora. A onda de RF já com alta potência, é aplicada no</p><p>modulador, que recebe na outra entrada o sinal modulante e que efetua a modulação. Na figura 10</p><p>vemos o circuito simplificado de um modulador.</p><p>O sinal modulante é aplicado no primário do transformador modulador TR, sendo que o</p><p>secundário está ligado em série com a fonte de tensãoVcc, que alimenta o coletor do transistor T1. Na</p><p>base deste transistor é aplicado um sinal de RF puro, isto é, sem modulação, gerado pelo oscilador de RF</p><p>controlado a cristal. O circuito formado por C1 e L1, no coletor T1, está sintonizado na freqüência da</p><p>portadora com uma banda-passante de 10 KHz.</p><p>Como podemos observar na figura 10, o circuito ressonante e o secundário do transformador TR</p><p>estão ligados em série com a fonte de tensão contínua Vcc. Durante o semiciclo positivo do sinal de</p><p>áudio, a tensão Vce do transistor T1 é a soma de Vcc com a tensão de pico do sinal de áudio, isto quer</p><p>dizer que Vce = Vcc + Vp com os valores deste circuito dará: Vce = 500 + 400 + 900 V. Esta tensão</p><p>equivale à tensão de RF sobre o circuito sintonizado de saída. Durante o semiciclo negativo do sinal de</p><p>áudio, a tensão de fonte Vcc está em oposição ao sinal de áudio; nesta condição a tensão Vce será a</p><p>diferença entre a tensão de fonte de alimentação Vcc e a tensão de pico do sinal de áudio, ou seja:</p><p>Vce = Vcc – Vp , o que para o circuito estudado dará:</p><p>Vce = 500 – 400 = 100 V.</p><p>Assim, teremos menor tensão de RF sobre o circuito de saída.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>8</p><p>Figura 10 – Modulador a transformador</p><p>Conforme podemos ver, a tensão Vcc é obrigada a variar até os valores de pico, positivos e</p><p>negativos do sinal de áudio modulante. Com isso, a amplitude do sinal de RF na saída, varia em função</p><p>da amplitude do sinal modulante com a mesma velocidade . Verificamos também, que após a</p><p>modulação, a mensagem está contida na envoltória da portadora modulada.</p><p>Tipos de Moduladores</p><p>Os moduladores AM, de uma maneira geral, podem ser enquadrados em dois tipos básicos:</p><p>a) Modulador Quadrático</p><p>Todo elemento não linear, que possuir na expressão matemática da função de transferência um</p><p>termo de grau 2, poderá servir como modulador. Define-se como função de transferência, a expressão</p><p>matemática que relaciona os valores de entrada e de saída da tensão do elemento. Mostramos na figura</p><p>11 o circuito geral de um modulador quadrático, que deve possuir um elemento de características não</p><p>linear, que tenha em sua função de transferência um termo quadrado. Esta característica está sendo</p><p>citada na curva abaixo. Iremos operar em torno do ponto de polarização quiescente (Q) e ainda</p><p>consideraremos pequenas variações em torno deste ponto, de maneira que teremos:</p><p>2 1 1 2 1</p><p>2e b e b e = ⋅ + ⋅</p><p>onde:</p><p>e1 = sinal de entrada</p><p>e2 = sinal de saída</p><p>b1 e b2 = coeficientes que dependem do elemento não linear utilizado</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>9</p><p>Figura 11 – A) Modulador Quadrático; B) Curva de transferência do dispositivo não linear</p><p>Devido à característica não linear do elemento do modulador, existe uma interação entre os dois</p><p>sinais (o modulador e a portadora) que chamamos de batimento. Desse batimento resulta uma série de</p><p>freqüências que irão atingir o “Filtro Passa-Faixas (F.P.F.)”. Esse filtro irá permitir a passagem</p><p>somente daquelas freqüências em torno da sua freqüência central (fo). Desse modo todas as demais são</p><p>barradas e assim obtemos o sinal de RF desejado.</p><p>Figura 12 – A) Curva característica do Triodo; B) Modulador Quadrático</p><p>Percebemos, portanto que é possível obtermos um sinal modulado em AM-DSB, utilizando-se</p><p>um dispositivo não linear, adicionado de um filtro passa-faixas.</p><p>Como dispositivo não linear, poderemos usar um diodo, um transistor ou uma válvula. Um</p><p>exemplo de modulador quadrático é mostrado na figura 12. Percebemos também que a curva mostra a</p><p>característica de transferência grade placa de um triodo.</p><p>b) Modulador Síncrono</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>10</p><p>Esse tipo de modulador baseia-se na amostragem do sinal resultante da soma de sinal modulador</p><p>com um nível DC. De fato, a portadora é aplicada ao nível DC e é modulada somente quando existir um</p><p>sinal modulador. Também são usados elementos não lineares na modulação. Observamos na figura 13</p><p>dois exemplos de moduladores síncronos.</p><p>Figura 13 – A) Modulador Síncrono a Diodo; B) Modulador a Transistor</p><p>Transmissores</p><p>Já visto anteriormente o processo dos moduladores, então, vamos estudar agora os processos</p><p>completos para a transmissão.</p><p>Transmissor AM-DSB</p><p>É o transmissor normalmente usado em radiodifusão, é constituído dos seguintes estágios:</p><p>1) Oscilador: gera a onda portadora de alta freqüência.</p><p>2) Amplificador de RF: amplia em potência a portadora até o nível suficiente para excitar o</p><p>estágio modulador.</p><p>3) Amplificador de áudio: amplifica em potência o sinal modulador.</p><p>4) Modulador: excitado pelo sinal de áudio vindo do amplificador de áudio e pela portadora</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>11</p><p>vinda do amplificador de RF, produz o sinal AM-DSB, pelo batimento das duas freqüências.</p><p>Modulação em amplitude com portadora suprimida (AM-DSB/SC)</p><p>Vimos que no sistema AM – DSB simples, a maior parte da potência é gasta na transmissão da</p><p>portadora. Isto em princípio constitui um desperdício, porque a portadora em si não contém a</p><p>informação (vide figura 6).</p><p>No AM-DSB/SC faz-se a supressão da portadora e toda a potência agora é empregada na</p><p>transmissão de faixas laterais. Portanto, do ponto de vista do gasto de potência, o sistema AM-DSB/SC é</p><p>mais vantajoso do que o AM comum. Em contraposição, veremos que no processo de recepção, o</p><p>sistema com a portadora suprimida apresenta maiores dificuldades técnicas do que o AM comum.</p><p>Moduladores AM-DSB/SC</p><p>Para produzir o sinal modulado em amplitude, com portadora suprimida, usamos três tipos</p><p>principais de moduladores.</p><p>Na figura 14, notamos o circuito em blocos do transmissor completo.</p><p>Figura 14 – Diagrama em blocos do transmissor AM-DSB</p><p>a) Moduladores Balanceados</p><p>O modulador balanceado, como é mostrado na figura 16, é a associação de dois moduladores</p><p>AM-DSB comuns ligados em posições simétricas, de maneira que a portadora seja eliminada. No</p><p>circuito, verificamos que os dois sinais a (t) dos moduladores, circulam no primário produzindo</p><p>no transformador fluxos magnéticos que se somam, enquanto que o sinal da portadora produz</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>12</p><p>fluxos de sentidos contrários que se anulam. A corrente i do secundário, será formada, portanto,</p><p>somente pelas duas bandas laterais.</p><p>Figura 15 – A) Espectro no AM-DSB; B) Espectro de potência do AM-DSB/SC</p><p>Os elementos assinalados como “N” no circuito da figura 16, são os elementos não</p><p>lineares</p><p>(elementos que não obedecem a lei de Ohm, como por exemplo, os diodos) necessários à modulação. Na</p><p>prática, obtemos a onda moduladora com circuitos do tipo indicado na figura 17.</p><p>O sinal modulador a (t), aplicado ao transformador é aplicado aos dois triodos com defasagem</p><p>de 1800, ou seja, os triodos recebem sinais simétricos. Esses dois sinais são somados à portadora pelas</p><p>válvulas, e o sinal já modulado é aplicado ao transformador de saída, onde a portadora é anulada devido</p><p>à simetria do circuito. No secundário do transformador de saída, teremos o sinal e (t) que será o AM-</p><p>DSB/SC.</p><p>A anulação da portadora se dá no núcleo do transformador, pois as válvulas criam no primário</p><p>correntes de sentidos contrários. Essas correntes criam no núcleo fluxos magnéticos de sentidos</p><p>contrários que se anulam, não induzindo, portanto, tensões no secundário.</p><p>Figura 16 – Associação de dois moduladores AM-DSB</p><p>b) Moduladores em Anel</p><p>Outro tipo de modulador que suprime a portadora é o modulador em anel, com funcionamento</p><p>análogo ao anterior e cujo esquema é mostrado na figura 18.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>13</p><p>Na figura 15B observamos o espectro de potência do AM-DSB/SC e podemos notar, que</p><p>praticamente toda a energia está concentrada nas bandas laterais que transportam o sinal de áudio.</p><p>Figura 17 – Modulador Balanceado</p><p>c) Modulador em ponte</p><p>Outro circuito que também nos dá o sinal AM-DSB/SC é o da figura 19 conhecido com o nome</p><p>de modulador em ponte.</p><p>Neste circuito, o sinal da portadora é que comanda o funcionamento dos diodos, fazendo com</p><p>que tenhamos uma chave sincronizada com a portadora, que nos dará um sinal semelhante ao dos outros</p><p>circuitos.</p><p>Modulação em SSB</p><p>A informação é transmitida nas duas bandas laterais do mesmo modo que já foi visto na de</p><p>modulações em amplitude. No receptor, a demodulação é feita através de um detetor ou demodulador</p><p>apropriado para sinais modulados em AM.</p><p>Nesse processo de demodulação, a portadora e uma das bandas laterais são eliminadas, sendo</p><p>aproveitadas somente uma das bandas laterais onde está contida a mensagem. Como já vimos, a potência</p><p>útil transmitida era 16,6% da potência total, ou seja, em 500 W, teríamos 121,3 W de informações</p><p>aproveitáveis e 378,7 W gastos exclusivamente na transmissão.</p><p>Por outro lado, o espectro ocupado por um transmissor modulado em AM-DSB/SC ocupava uma</p><p>largura de 10 KHz, ou melhor, 5 KHz para cada lado da freqüência da portadora.</p><p>Se houvesse um meio de eliminarmos a portadora e uma das bandas laterais, de maneira a</p><p>transmitirmos somente uma das bandas laterais, ganharíamos ≅ 380 W na potência transmitida e ao</p><p>mesmo tempo reduziríamos a largura da faixa de 10 KHz para 3,4 KHz.</p><p>Isto é conseguido pelo processo de modulação em SSB (Single Side Band – Banda Lateral</p><p>Única).</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>14</p><p>Figura 18 – Modulador Balanceado em Anel</p><p>Nesse processo, a supressão da portadora é feita em parte pelo modulador e, em parte pelo filtro,</p><p>não fazendo nenhuma falta na demodulação.</p><p>Figura 19 – Modulador em Ponte</p><p>Temos nas figuras 20A – onda modulada em amplitude – espectro de freqüência, 20B – onda</p><p>modulada em DSB/SC e 20C – onda modulada em SSB.</p><p>Na figura 20C, temos só a banda lateral superior, sendo que a banda lateral inferior e o resíduo da</p><p>portadora foram eliminados por um filtro altamente seletivo. Esse já é o sinal modulado em SSB.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>15</p><p>Figura 20 – A) Onda modulada em amplitude – espectro freqüência; B)Onda modulada em DSB/SC; C)</p><p>Onda modulada em SSB</p><p>Modulador SSB</p><p>1) Modulador em Anel</p><p>O tipo básico de modulador usado em SSB é o modulador balanceado. São usados vários tipos,</p><p>mas o de uso mais comum é o modulador em anel. Na situação da figura 21A, temos um modulador em</p><p>anel formado por dois transformadores T1 e T2, quatro diodos formando uma rede que é cruzada por dois</p><p>geradores de tensão alternada, sendo um deles o gerador do sinal modulante (fm) e o outro gerador do</p><p>sinal da portadora (fp).</p><p>A freqüência fp é injetada no ponto médio (CT) de ambos os transformadores, ao passo que o</p><p>sinal fm é aplicado no primário de T1. Para que os diodos operem corretamente é necessário que a</p><p>amplitude do sinal da portadora seja maior do que a amplitude do sinal modulante.</p><p>A portadora com forma de onda senoidal é aplicada no ponto médio dos secundários dos</p><p>transformadores. No instante em que o pólo a do gerador fp estiver positivo, em relação ao ponto b,</p><p>acontece o seguinte: os diodos D1 e D2 ficam polarizados diretamente, equivalendo a uma resistência</p><p>muito baixa ou um curto-circuito. Os diodos D3 e D4 ficam polarizados inversamente, equivalendo a um</p><p>circuito aberto, este acontecimento é mostrado na situação 21B.</p><p>Nestas condições, a corrente do gerador fp circula do pólo negativo b para o pólo positivo a,</p><p>através do circuito, dividindo-se em duas partes iguais. Uma metade da corrente circula pelas metades</p><p>superiores do T1 e T2 e a outra metade da corrente, circula pelas partes inferiores dos transformadores.</p><p>Considerando que os enrolamentos dos transformadores são divididos exatamente no meio,as</p><p>correntes que circulam nas metades são iguais em amplitude mas em fase oposta, sendo que uma tensão</p><p>cancela a outra. Assim não há tensão da portadora induzida no secundário de T2. Isso é mostrado nas</p><p>situações A, B e C da figura 21.</p><p>Pelo fato dos diodos D1 e D2 estarem conduzindo, forma-se um caminho de baixa resistência para</p><p>o sinal modulante e este passa diretamente, para o secundário do T2, aparecendo na saída.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>16</p><p>Figura 21 – Modulador balanceado em Anel, trabalhando em AM-SSB</p><p>No próximo semiciclo do gerador da portadora, o pólo b fica positivo em relação ao pólo a e os</p><p>diodos D3 e D4 conduzem, ao passo que D1 e D2 ficam abertos. Nesta condição também não aparece</p><p>tensão da portadora na saída e o circuito equivalente é visto na situação C da figura 21.</p><p>Pelo fato da portadora ser de alta freqüência, os diodos são comutados em alta velocidade e,</p><p>durante um ciclo do sinal de áudio, temos vários ciclos da portadora. Situações A e B da figura 22.</p><p>2) Modulador em Ponte ou Shunt</p><p>Embora com menor eficiência, o chamado modulador em ponte é também usado para modulação</p><p>em SSB. O princípio de funcionamento difere em alguns pontos do modulador em anel. Pelo fato de ser</p><p>de fácil construção, o modulador em ponte ainda é bastante usado, principalmente por radioamadores</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>17</p><p>que operam em SSB.</p><p>Na figura 23, temos o esquema de um modulador em ponte formado por dois transformadores T1</p><p>e T2, e por quatro diodos ligados em ponte entre os pontos c e d . Nos pontos a e b, opostos da ponte, é</p><p>ligado o gerador da portadora (RF). A freqüência da portadora tem como principal função, comandar o</p><p>ponto de condução ou não condução dos diodos.</p><p>No semiciclo positivo da portadora, em que o ponto b fica positivo em relação ao ponto a , todos</p><p>os diodos conduzem curto-circuito aos pontos c e d. O sinal de áudio presente no secundário de T1 é</p><p>curto-circuitado, não aparecendo na saída. O circuito equivalente, nas condições descritas está</p><p>apresentado na figura 23B.</p><p>Figura 22 – A) A amplitude da portadora tem que ser sempre maior que a da moduladora; B)</p><p>Sinal de RF – modulado em SSB</p><p>Já, no semiciclo seguinte da portadora, o ponto a fica positivo e o ponto b negativo. Nesta</p><p>condição todos os diodos ficam polarizados inversamente, com alta resistência equivalendo a um</p><p>circuito aberto. Isto é mostrado na figura 23C. Em conseqüência o sinal de áudio aparece na saída.</p><p>Podemos chegar a conclusão de que, se os</p><p>quatro diodos que formam a ponte forem iguais entre</p><p>si, isto é, com as mesmas características, então é formado um curto-circuito perfeito, impedindo assim</p><p>que o sinal de RF da portadora apareça na saída, caindo portando toda a tensão do gerador na sua própria</p><p>resistência interna Rg. A principal vantagem desse tipo de modulador é muito simples, não precisa usar</p><p>transformador com “center tap”. A principal desvantagem é, que a eficiência depende do equilíbrio ou</p><p>casamento entre os quatro diodos que formam a ponte.</p><p>O sinal de saída só aparece durante o semiciclo da portadora durante o momento em que os</p><p>diodos não conduzem. Isto é mostrado na figura 23D.</p><p>Resumindo, no processo de modulação SSB, estão envolvidas pelo menos duas freqüências:</p><p>1) Freqüência da Portadora: é a onda de alta freqüência (RF) que serve como condutor ou meio</p><p>de transporte, para a mensagem através do espaço.</p><p>2) Freqüência Modulante: na realidade é a informação ou mensagem que se deseja transmitir.</p><p>Está posicionada na faixa de freqüências de voz humana (baixa freqüência).</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>18</p><p>Figura 23 – Modulador em ponte ou Shunt</p><p>Assim, por exemplo, se na entrada do modulador na figura 24, aplicarmos uma freqüência de 455</p><p>KHz, gerada pelo gerador da portadora e uma freqüência de 5 KHz gerada por um oscilador de áudio, na</p><p>saída, teremos três freqüências: a portadora de 455 KHz e as duas bandas laterais. A banda lateral</p><p>superior será formada pela soma de fp + fm (455 KHz + 5 KHz = 460 KHz) e a banda lateral inferior será</p><p>formada pela diferença de fp – fm, (455 KHz – 5 KHz = 450 KHz). Neste ponto o sinal de RF já está</p><p>modulado em DSB e após o filtro, estará modulado em SSB.</p><p>Portanto, verificamos que na saída do modulador estarão presentes somente as freqüências de</p><p>450 a 460 KHz. O filtro passa-faixa, colocado após o modulador, elimina uma das bandas laterais,</p><p>deixando somente, uma delas, normalmente a superior. O diagrama em blocos seria o mostrado na figura</p><p>24.</p><p>Se no lugar do gerador do sinal modulante FM, ligarmos um canal de voz com freqüência</p><p>de 0,3 a 3,4 KHz, na saída teremos também duas faixas laterais, sendo que uma é formada pela soma da</p><p>portadora com o canal de voz, ocupando uma faixa de 455,3 e 458,4 KHz formando a banda lateral</p><p>superior e a outra formada pela diferença entre a portadora e o canal de voz, passando de 451,6 a 454,7</p><p>KHz, formando assim a banda lateral inferior. Este mecanismo observamos na figura 25.</p><p>Na entrada do amplificador, ao invés de um oscilador, temos um microfone para captar a</p><p>voz. O sinal de voz é amplificado e limitado em freqüência no amplificador e a seguir é aplicado ao</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>19</p><p>modulador balanceado através da entrada 1. Na entrada 2 é aplicada a portadora de RF. Na saída 3 temos</p><p>um sinal modulado em DSB, com as duas bandas laterais, mas com a portadora já suprimida.</p><p>Figura 24 – Exemplo de Modulação em SSB</p><p>Na saída do modulador temos um filtro mecânico com alta seletividade, onde rejeita umas das</p><p>bandas laterais, deixando passar a outra. O sinal, após ter sido filtrado, é amplificado através de uma</p><p>série de amplificadores sintonizados na freqüência de FI, com banda passante de 455,3 a 458,4 KHz.</p><p>Figura 25 – Modulação em SSB pela voz humana</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>20</p><p>Como essa freqüência não está dentro da faixa de transmissão, o sinal de FI é aplicado a um</p><p>conversor que é passado para a faixa de RF, desejada. A conversão é feita com o auxílio de um oscilador</p><p>de RF, a uma freqüência fixa, a qual determina a freqüência final do transmissor.</p><p>A figura 26 mostra o diagrama em blocos de um transmissor de SSB.</p><p>Figura 26 – Diagrama em blocos de um transmissor em SSB</p><p>Na saída do conversor temos diversas freqüências resultantes do batimento entre as duas</p><p>freqüências, sendo que a separação entre elas é de aproximadamente 0,9 MHz. Os amplificadores de</p><p>potência sintonizados, que seguem o conversor, eliminam a banda não desejada sem nenhuma</p><p>dificuldade. Esses amplificadores elevam a potência de saída para o nível desejado, que para sistemas</p><p>comerciais em SSB geralmente não ultrapassam a 200 W. A saída do amplificador de potência é ligada a</p><p>antena de onde a potência é irradiada para o espaço.</p><p>Amplificadores Sintonizados</p><p>Examinaremos aqui, os tipos mais comuns de amplificadores de RF. Estes amplificadores têm</p><p>ganho numa faixa de freqüência que se estende a ambos os lados de uma freqüência central, chamada</p><p>freqüência de sintonia, do amplificador.</p><p>Estes amplificadores constituem-se de um elemento ativo (válvula ou transistor), com uma</p><p>impedância de carga rapidamente variável com a freqüência. No caso de transmissores, essa impedância</p><p>é constituída por um circuito ressonante série, paralelo ou ainda por outro estágio amplificador.</p><p>No caso de se necessitar potência de saída muito elevada, na ordem de quilowatts, usam-se</p><p>válvulas (normalmente pentodos), onde a entrada e a saída do circuito podem ser consideradas isoladas</p><p>com boa aproximação, devido a pequeno valor da capacitância grade/placa.</p><p>Em circuitos com transistores essa aproximação nem sempre é válida. Nestes casos teremos que</p><p>examinar o problema de estabilização do circuito.</p><p>O amplificador sintonizado típico é constituído por um pentodo ou por um transistor operando</p><p>na região linear de suas características, tendo um circuito ressonante paralelo como carga de placa ou</p><p>coletor, conforme mostra a figura 27.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>21</p><p>Figura 27 – Amplificador sintonizado típico a transistor</p><p>Amplificadores de RF Banda Larga</p><p>Até o presente momento, os amplificadores de RF que havíamos visto eram todos os do tipo</p><p>“sintonizado”, isto é, tinham um ganho muito grande em torno de uma freqüência central F0, e um ganho</p><p>muito pequeno nas demais freqüências. Cada vez com maior freqüência, está sendo usado um outro tipo</p><p>de amplificador de RF, o qual é de banda larga, amplificando os sinais de uma faixa de freqüência bem</p><p>grande, com um ganho praticamente constante por toda a faixa (figura 28).</p><p>Como podemos observar no gráfico da figura 28, a potência de saída varia entre o valor mínimo</p><p>de 15 W e o valor máximo de 17,2 W, o que representa uma variação de quase 15%, mas isso em uma</p><p>faixa de 25 MHz.</p><p>Sendo o amplificador de RF p responsável pela amplificação do sinal até este atingir a potência</p><p>final de saída do transmissor, e como o circuito é totalmente transistorizado, notamos que são</p><p>empregados dois transistores, para se poder atingir um nível razoável de potência de saída, já que cada</p><p>transistor pode dissipar uma potência relativamente bem menor que uma válvula. É portanto comum o</p><p>emprego de ainda mais transistores nesse mesmo ponto do circuito, funcionando em paralelo de maneira</p><p>a aumentar a potência de saída final do circuito.</p><p>O estágio de potência dos transmissores é um dos poucos em que o transistor ainda deixa um</p><p>pouco a desejar, principalmente nas altas freqüências, onde pelo menos por alguns anos ainda, a válvula</p><p>tem o seu lugar garantido.</p><p>Podemos ter amplificadores de RF também com outros dispositivos eletrônicos, como o da figura</p><p>29, que utiliza transistores de tipo MOS-FET para modular e amplificar uma onda de RF em DSB.</p><p>Observação: Qualquer que seja o tipo do amplificador, ele deverá ter como carga um circuito</p><p>ressonante.</p><p>Circuitos Ressonantes</p><p>Os circuitos ressonantes são formados por um indutor L, por um capacitor C e por um resistor</p><p>equivalente Rs ou Rp, resistor esse que pode ser ligado ao circuito ou simplesmente ao resistor</p><p>equivalente da associação de Rindutor com Rcapacitor.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>22</p><p>Figura 28 – Esquema e gráfico: Variação da potência de saída de um amplificador de banda larga</p><p>Podemos ter circuitos ressonantes série ou paralelo, sendo que cada um desses circuitos</p><p>apresentam características particulares.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>23</p><p>Figura 29 – Amplificador de RF com transistores do tipo MOS-FET</p><p>Antes de entrarmos propriamente nos estudos dos circuitos ressonantes em série, vejamos</p><p>o comportamento dos circuitos LC em correntes alternadas. Como se sabe, a reatância indutiva (XL) do</p><p>indutor varia em função da freqüência, de modo diretamente proporcional, isto é, aumentando-se a</p><p>freqüência, aumenta o valor de XL . Esse valor é dado pela fórmula:</p><p>XL = 2π fL</p><p>onde :</p><p>f = freqüência de onda aplicada ao indutor</p><p>L = valor da indutância da bobina</p><p>XL = reatância indutiva</p><p>Por outro lado, a reatância de um capacitor varia de modo inversamente proporcional com a</p><p>freqüência e tem seu valor dado pela fórmula:</p><p>CX = 1</p><p>2π fC</p><p>onde:</p><p>f = freqüência do sinal que passa por C em Hertz</p><p>C = capacitância em Farads</p><p>XC = reatância capacitiva em Ohms</p><p>As fórmulas das reatâncias indutivas e capacitivas, têm o fator 2π porque a forma de onda</p><p>aplicada ao circuito é senoidal e o período de uma senóide possui aquele valor.</p><p>Como podemos verificar através da fórmula, o valor da reatância capacitiva (XC) diminui com o</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>24</p><p>aumento da freqüência e vice-versa, enquanto que o valor da reatância indutiva (XL) aumenta com a</p><p>freqüência. Essas variações de XC e XL estão representadas na figura 30. Notamos que existe um ponto</p><p>onde XL é igual a XC. A freqüência f0 que determina esse ponto denomina-se freqüência de ressonância</p><p>do circuito LC série.</p><p>Como XL e XC têm sinais contrários, na freqüência de ressonância, um valor anulará o outro,</p><p>fazendo que somente reste ao circuito o efeito, resistivo do enrolamento da bobina e da corrente de fuga</p><p>do capacitor, efeito esse que representaremos por Rs.</p><p>Conhecidos os valores de L e C, podemos calcular o valor da freqüência de ressonância. Como</p><p>nessa freqüência XL = XC, temos:</p><p>2</p><p>1</p><p>2</p><p>1</p><p>22</p><p>0</p><p>0</p><p>0</p><p>2π</p><p>π π</p><p>f L</p><p>f C LC</p><p>f.</p><p>. ( ) .</p><p>= = de onde teremos</p><p>Extraindo a raiz quadrada de ambos os termos obteremos:</p><p>0</p><p>1</p><p>2f LC</p><p>=</p><p>π</p><p>que nos dá a freqüência de ressonância de um circuito LC série.</p><p>Num circuito real, devemos levar em consideração o efeito de Rs, e se formos calcular a corrente</p><p>que circulará no circuito, quando a ele for aplicada uma tensão Eg, de freqüência fg, devermos lembrar</p><p>que estando a tensão e a corrente defasados de 900, a impedância total do circuito será:</p><p>Z LX CX Rs= − +( )2 2</p><p>e a corrente será:</p><p>I</p><p>Eg</p><p>Z</p><p>=</p><p>Resumindo, em freqüências baixas, XL tem pequeno valor, enquanto, que XC tem um valor alto.</p><p>Em freqüências altas, XL, tem valor alto e XC valor baixo. Existirá uma freqüência intermediária em que</p><p>os valores de XC e XL coincidem, anulando-se. Nesta freqüência, agirá no circuito somente a resistência</p><p>equivalente Rs.</p><p>Figura 30 – Variações entre a reatância capacitiva em OHMS (XC) e a reatância indutiva (XL)</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>25</p><p>a)Circuitos Ressonantes Série</p><p>As variações de impedância e de corrente de um circuito LC série estão representadas na figura</p><p>31.</p><p>A banda-passante (Bp) mostrada no gráfico da figura 31, é definida como sendo o espaço</p><p>compreendido entre a freqüência de corte inferior F1 e a freqüência de corte superior f2. Por outro lado,</p><p>essas freqüências são definidas como aquelas onde a corrente cai a 0,707 Imax, na qual o Imax é a</p><p>corrente do circuito na freqüência de ressonância f0 .</p><p>Assim, por exemplo, se a corrente máxima de um circuito LC for 20 ampéres, nas freqüências f1</p><p>e f2, então cairá para 20 x 0,707 = 14,4 A.</p><p>As freqüências de corte também são conhecidas como ponto de meia potência, ou ponto de –3</p><p>dB, isto é, a potência dissipada em um resistor ideal é igual ao produto da tensão pela corrente, ou seja,</p><p>P = V x I. O ponto de 0,707 é válido tanto para corrente como para tensão e assim na freqüência de corte</p><p>teremos:</p><p>P = E x I = 0,707 V x 0,707 I = 0,499 VI ≅ 0,5 Pmax</p><p>Calculando em dB, temos:</p><p>Q = X Q =</p><p>-</p><p>ou = L C</p><p>Rs</p><p>X</p><p>Rs</p><p>fo</p><p>Bp</p><p>fo</p><p>f f</p><p>Q</p><p>Rs</p><p>L</p><p>C</p><p>= =; .</p><p>2 1</p><p>1</p><p>Como se trata de um decréscimo de tensão, corrente e potência, teremos –3 dB nos pontos f1 e f2.</p><p>A banda-passante será determinada por: Bp = f2 – f1.</p><p>Figura 31 – Variações de um circuito LC Série</p><p>Fator de Mérito Q</p><p>O fator de mérito ou fator de qualidade é definido como sendo a quantidade de energia</p><p>armazenada na bobina, sob forma de campo magnético, dividida pela energia dissipada em forma de</p><p>calor na resistência Rs.</p><p>Como para indutores ideais Rs = 0 , o fator de mérito só é definido para indutores reais e na</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>26</p><p>freqüência de ressonância onde XL = XC. Neste caso, obtemos o valor de Q com as seguintes fórmulas:</p><p>Q = X Q =</p><p>fo</p><p>Bp</p><p>fo</p><p>f - f</p><p>ou Q =</p><p>1</p><p>Rs</p><p>2 1</p><p>L</p><p>Rs</p><p>CX</p><p>Rs</p><p>L</p><p>C</p><p>= = ⋅;</p><p>O fator de mérito está relacionado com a qualidade dos componentes. Quanto mais ideais forem,</p><p>menor será o Rs e o maior será o valor de Q. Como Q expressa, uma relação entre grandezas da mesma</p><p>espécie, então será um número puro.</p><p>Seletividade</p><p>A seletividade é definida como sendo a propriedade que os circuitos ressonantes tem de</p><p>selecionar uma faixa de freqüências desejadas, rejeitando as demais freqüências que estão acima ou</p><p>abaixo desta faixa.</p><p>A seletividade está relacionada com a banda-passante do circuito. Esta por sua vez depende do</p><p>fator de mérito do circuito e do Rs, pois Bp = f0/Q. Exemplo prático: num circuito LC série alimentado</p><p>por uma tensão de 100 V; são dados:</p><p>L = 50 micro H</p><p>C = 500 pF</p><p>Rs = 25 Ω</p><p>Eg = 100 V</p><p>Determinar : a) f0, b) XL e XC, c) Q, d) Bp, e) f1 e f2, f)Imax, g) I em f1 e f2, e h) Z0.</p><p>a)</p><p>0 6 12 14</p><p>7 7</p><p>7</p><p>1</p><p>2</p><p>1</p><p>6 28 50 10 500 10</p><p>1</p><p>6 28 2 5 10</p><p>1</p><p>6 28 1 58 10</p><p>1</p><p>9 92 10</p><p>10</p><p>9 92</p><p>1008 064 5 1</p><p>f</p><p>LC x x x x</p><p>x x x</p><p>= = = =</p><p>= = = = ≅</p><p>− − −</p><p>− −</p><p>π , . , . ,</p><p>, , , ,</p><p>. . , MHz</p><p>b)Para f0, XL = XC = 2.π.f0.L = 6,28x106x50x10-6 = 314 Ohms</p><p>c) Q X</p><p>Rs</p><p>L= = =314</p><p>25 00</p><p>12 5</p><p>,</p><p>,</p><p>d) Bp f</p><p>Q</p><p>MHz</p><p>KHz= = =0 1</p><p>12 5</p><p>80</p><p>,</p><p>d) Bp f</p><p>Q</p><p>MHz</p><p>KHz= = =0 1</p><p>12 5</p><p>80</p><p>,</p><p>e) 2 0</p><p>2</p><p>1000</p><p>80</p><p>2</p><p>1000 40 1040f f</p><p>Bp</p><p>KHz</p><p>KHz</p><p>KHz= + = + = + =</p><p>1 0</p><p>2</p><p>1000</p><p>80</p><p>2</p><p>1000 40 960f f</p><p>Bp</p><p>KHz</p><p>KHz</p><p>KHz= − = − = − =</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>27</p><p>f) e na ressonância, Z = Rs,</p><p>portanto,</p><p>I</p><p>I</p><p>,</p><p>m</p><p>m</p><p>ax</p><p>ax</p><p>E</p><p>Z</p><p>E</p><p>Rs</p><p>A</p><p>=</p><p>= = =100</p><p>25 00</p><p>4</p><p>g) I (-3 dB) = Imax . 0,707 = 4,00 x 0,707 = 2,82 A</p><p>h) Na ressonância Z = Rs, portanto Z = 25,00 Ohms.</p><p>c) Circuitos Ressonantes Paralelo</p><p>O circuito ressonante paralelo é formado por um indutor ideal L, um capacitor ideal C e por um</p><p>resistor equivalente Rp. O circuito ressonante paralelo tem as propriedades do circuito ressonante série</p><p>com algumas diferenças, assim como a impedância Z, corrente e tensão.</p><p>Também no circuito ressonante paralelo temos uma freqüência de ressonância chamada fp ou fo</p><p>para a qual XL = XC.</p><p>Como a tensão do gerador Eg está aplicada a um circuito paralelo, as tensões no indutor,</p><p>capacitor e no resistor Rp serão a própria tensão Eg, ou melhor, EL = EC = ER = E.</p><p>Figura 32 – A) Circuito ressonante paralelo; B) Circuito Equivalente quando XL = XC (ideal) e C)</p><p>Gráfico das correntes IC e IL na ressonância</p><p>A corrente que circula no indutor está defasada de –900 em relação a EL, e a corrente no capacitor</p><p>está defasada + 900 em relação a tensão EC. Como</p><p>podemos notar, IL e IC , estão defasados de 1800 e</p><p>como têm o mesmo valor, anulam-se, sobrando apenas IRp que normalmente tem valor muito pequeno</p><p>pois Rp é grande.</p><p>Considerando os componentes como ideais, não existirá o resistor Rp e toda a tensão do gerador</p><p>aparecerá entre os pontos A e B.</p><p>Como temos tensão entre aqueles pontos e não circula corrente, a impedância é máxima e tende a</p><p>infinito. Assim podemos concluir que a impedância em um circuito ressonante paralelo ideal, na</p><p>freqüência de ressonância é máxima, ao passo que a corrente é mínima (figura 32).</p><p>Na figura 33 temos o gráfico da impedância Z. Como vemos, em f0, a impedância tende para</p><p>infinito. No mesmo gráfico podemos notar que a corrente em f0 é praticamente nula. Acima e abaixo de</p><p>f0 a corrente volta a aumentar, ao passo que a impedância Z diminui.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>28</p><p>Figura 33 – Variação da impedância Z, tensão EL e EC e corrente IC e IL em função da freqüência do</p><p>gerador</p><p>Quando os componentes são ideais, a defasagem entre eles é exatamente de 1800, havendo total</p><p>cancelamento das correntes IC e IL. Assim, a impedância total depende da qualidade dos componentes,</p><p>que determinam por sua vez o fator do mérito Q.</p><p>No circuito paralelo, a impedância será definida pela fórmula:</p><p>Z = XL . Q ou Z = XC . Q</p><p>As demais fórmulas são válidas tanto para o circuito ressonante série como para o paralelo. Na</p><p>figura 34 vemos o gráfico com a curva de resposta do circuito usado no exemplo numérico seguinte.</p><p>Exemplo: num circuito LC paralelo são dados:</p><p>L = 100 Micro-M</p><p>C = 200 pF</p><p>Q = 50</p><p>Eg = 50 V</p><p>Pede-se: a) f0, b) XL e XC, c)Rp, d)EL e EC, e)f1 e f2, f)EC e EL (-3dB) e g) I em f0 e Z0.</p><p>a)</p><p>= KHz</p><p>0 6 12 14</p><p>7 7</p><p>7</p><p>1</p><p>2</p><p>1</p><p>6 28 100 10 200 10</p><p>1</p><p>6 28 2 10</p><p>1</p><p>6 28 1 41 10</p><p>1</p><p>8 85 10</p><p>10</p><p>8 85</p><p>1130</p><p>f</p><p>LC x x x x x x</p><p>x x x</p><p>= = = =</p><p>= = =</p><p>− − −</p><p>− −</p><p>. . , ,</p><p>, , , ,</p><p>π</p><p>b) XL = 2.π.f0.L = 6,28x1130x103x100x10-6 = 709,6 Ohms</p><p>Como na ressonância XL = XC temos: XC = 709,6 Ohms</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>29</p><p>c) Q = portanto,</p><p>Rp</p><p>L</p><p>L</p><p>X</p><p>Rp</p><p>X</p><p>Q</p><p>,</p><p>,</p><p>,= = =709 6</p><p>50</p><p>14 19</p><p>d) EL = EC = Eg . Q = 50 x 50 = 2500 V</p><p>e) Bp f</p><p>Q</p><p>f f</p><p>Bp</p><p>f f</p><p>Bp</p><p>= = =</p><p>= + = + =</p><p>= − = − =</p><p>0</p><p>2 0</p><p>1 0</p><p>1130</p><p>50</p><p>22 6</p><p>2</p><p>1130</p><p>22 6</p><p>2</p><p>1141 3</p><p>2</p><p>1130</p><p>22 6</p><p>2</p><p>1118 7</p><p>KHz</p><p>KHz</p><p>KHz</p><p>KHz</p><p>,</p><p>,</p><p>. ,</p><p>,</p><p>. ,</p><p>f) A tensão no ponto de –3 dB é :</p><p>V (-3 dB) = 0,707.Emax = 2500 x 0,707 ≅ 1760 V</p><p>g) Z0 = Q. XL = 50 x 709,6 ≅ 35,5 KΩ</p><p>Figura 34 – Gráfico com curva de resposta do circuito</p><p>Coeficiente de Acoplamento</p><p>A banda-passante de um circuito ressonante série ou paralelo normalmente é fixa, pois depende</p><p>de Rs e de XL. Como estes dois fatores são invariáveis, não é possível aumentar ou diminuir a banda-</p><p>passante.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>30</p><p>Para tornar variável a largura da banda-passante, utilizamos dois enrolamentos, sendo um</p><p>formado por L1 e o outro por L2. No enrolamento primário (L1) teremos um capacitor C1 em paralelo e</p><p>no enrolamento secundário (L2) teremos outro capacitor C2, também em paralelo com o enrolamento.</p><p>Resultando assim o circuito mostrado na figura 35.</p><p>Figura 35 – Transformador do tipo normalmente utilizado</p><p>Quando temos um transformador de RF, com primário e secundário ressonantes na mesma</p><p>freqüência, o processo de transferência de energia de um enrolamento para o outro é feito através de um</p><p>acoplamento indutivo.</p><p>O grau de acoplamento entre o primário e o secundário é definido como sendo a quantidade de</p><p>energia do primário, que é transferida ao secundário, por efeito de acoplamento mútuo.</p><p>Tanto o primário como o secundário possuem propriedades individuais, tais como banda</p><p>passante, Rp e Q. Quando aproximamos um enrolamento do outro, todas as propriedades de cada um são</p><p>alteradas, devido à influência do acoplamento mútuo que surge entre os enrolamentos.</p><p>Há transferência de energia do primário para o secundário, quando todas as linhas de força do</p><p>primário envolvem todo o enrolamento secundário. O acoplamento depende da distância física que</p><p>existe entre os enrolamentos, sendo que quanto maior a distância, menor o acoplamento. Os</p><p>enrolamentos estão dispostos como mostrado na figura 36.</p><p>Variando-se portanto a distância d, muda-se o tipo de acoplamento. Podemos obter os seguintes</p><p>tipos de acoplamento:</p><p>Acoplamento Super-Acoplado</p><p>É mostrado na curva A da figura 37. Ocorre quando os enrolamentos, estão muito próximos um</p><p>do outro, havendo máxima transferência de energia entre os enrolamentos. Neste tipo de acoplamento</p><p>existem dois picos de tensão máxima de saída, sendo um acima e outro abaixo de f0.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>31</p><p>Figura 36 – O coeficiente de acoplamento varia em função da distância d</p><p>Exatamente na freqüência de ressonância, tanto o primário, como o secundário tornam-se</p><p>puramente resistivos, absorvendo energia por efeito Joule, transformando a energia elétrica em energia</p><p>térmica.</p><p>Devido a isso, na freqüência de ressonância, a tensão de saída é mínima, apresentando uma vala</p><p>ou depressão no centro da curva, com dois picos de tensão máxima acima e abaixo de f0. Esse tipo de</p><p>acoplamento oferece uma banda passante bastante larga nos pontos f1 e f2, que correspondem aos pontos</p><p>de –3 dB, sendo portanto muito usado em circuitos para TV e FM.</p><p>Figura 37 – Curva de transferência entre primário e secundário de um transformador de RF</p><p>Acoplamento Crítico</p><p>Quando os dois enrolamentos estão mais afastados que no caso anterior, a quantidade de energia</p><p>transferida do primário para o secundário é bem menor, só acontecendo próximo a f0. A banda passante</p><p>é mais estreita e com ganho máximo de f0.</p><p>Em conseqüência, temos uma boa seletividade, rejeitando bem as freqüências que estão acima e</p><p>abaixo de f0. Esse tipo de acoplamento é bastante usado em receptores de AM e SSB, principalmente em</p><p>ondas curtas. A curva deste acoplamento é a curva B da figura 37.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>32</p><p>Acoplamento Frouxo</p><p>Quando os enrolamentos estão muito afastados um do outro, há pouca transferência de energia</p><p>entre o primário e o secundário. A curva é muito estreita e com pouco ganho de tensão, é a curva C da</p><p>figura 37.</p><p>Resumindo, a banda passante e o ganho dependem do grau de acoplamento entre os</p><p>enrolamentos, que por sua vez dependem da distância entre os mesmos.</p><p>O grau de acoplamento pode ser ajustado de acordo com a banda passante desejada, bastando</p><p>para isso variarmos a distância d entre os enrolamentos.</p><p>Com isso, estudamos já as partes de um transmissor, ou seja, os moduladores e os amplificadores</p><p>sintonizados. Junto com os osciladores e os amplificadores de áudio vistos em outras lições, temos um</p><p>transmissor visto em todas as suas características.</p><p>Certamente existem centenas de circuitos diferentes de transmissores mas todos eles possuem os</p><p>estágios estudados, variando apenas na disposição dos seus circuitos, na alimentação e também nos</p><p>recursos.</p><p>INSTITUTO EDUCACIONAL SÃO JOÃO DA ESCÓCIA</p><p>Telecomunicações – João Carlos de Oliveira</p><p>33</p>