Transmissão de Rádio com Modulação em Frequência

Fundação Universidade do Vale do São Francisco - UNIVASF

Colegiado de Engenharia de Computação - CECOMP

Princípios de Telecomunicações

Transmissão de Rádio com Modulação em Frequência

Alisson de Amorim Ferreira

Anderson Matias da Silva Santos

Caíque Cézar Leite Mariano

Hallan Emanuel Ferreira Coelho

Jefferson Pereira de Sá

Paulo Victor Torres Barbosa

Juazeiro, 2015

1.  Introdução

O principal problema abordado em telecomunicações é a transmissão de dados constituindo uma comunicação. Estes dados são transmitidos de um emissor para um ou mais receptores, na forma de sinais eletromagnéticos que são posteriormente transformados em informação, através de dois tipos de canais de transmissão: o meio físico e o não físico.  Exemplos de meios físicos são cabos coaxial e fibra óptica. Para meios não físicos temos com exemplo o espaço aéreo livre. [1]

Pode-se conceituar um meio de transmissão como todo e qualquer componente que participe de um processo de transmissão desde o seu início, na emissão do sinal pelo transmissor, até o seu destino, na recepção pelo receptor. Entre estes componentes estão cabos, antenas e estações base para recepção e retransmissão dos dados.

Existem casos em que a distância entre as entidades comunicantes torna inviável a utilização de cabos como meio de transmissão. Nestes casos, ela é realizada através do espaço aéreo livre por meio de um equipamento chamado rádio. O rádio é amplamente utilizado por emissoras para a comunicação em larga escala, tanto em áudio quanto em vídeo, em estações comercias. [1]

2. Modulação

        Modulação é a adição de uma informação em forma de sinal elétrico sobre outro sinal, chamado portador.[4] Este sinal que sobreposto (modulado) será transmitido por meio de um canal até um determinado receptor, que utilizará de recursos eletrônicos para demodular o sinal recebido, isto é, extrair a informação relevante contida no sinal modulado.

        A técnica de modulação foi desenvolvida pela necessidade de se adequar um sinal tendo como objetivo facilitar o processo de transmissão, levando em consideração as barreiras que são encontradas no ramo das comunicações eletrônicas, um bom exemplo é quando se tem um espectro de frequências limitado.

Há basicamente três formas de modulação: modulação em amplitude (AM), modulação em frequência (FM) e modulação em fase (PM). Somente a segunda forma está no escopo deste projeto.

2.1. Modulação em Frequência

A modulação em frequência ao contrário da modulação AM, mantém a amplitude da portadora constante, realizando apenas uma alteração em sua frequência conforme variações no sinal enviado .         [pic 1]

Considerando um sinal modulante do tipo , no processo FM, teremos:[pic 2]

                                                                     (5)[pic 3]

que corresponde a uma frequência angular de:

                                                                        (6)[pic 4]

Como a frequência angular é variável no tempo, a relação entre o ângulo  e  será expressa por:[pic 5][pic 6]

                                          (7)[pic 7]

Em outras palavras:

                                                               (8)[pic 8][pic 9]

        O sinal modulado da onda é dado pela equação:

                                                             (9)[pic 10]

        Percebe-se que a modulação em frequência é um processo não-linear de modulação, e, ao contrario da modulação AM, o espectro de uma onda FM não está relacionado de uma forma simples com o espectro da onda moduladora.

[pic 11]

Figura 1: Onda portadora, sinal da mensagem e sinal modulado, respectivamente.

3. Descrição do Projeto

3.1. Objetivos

        Este projeto tem como objetivo geral construir um mecanismo de comunicação que permita transmitir informação de uma origem, uma fonte de dados, a um destino, qualquer aparelho de recepção de sinal FM. Tendo como objetivo específico construir o equipamento de transmissão de sinais enviados através da modulação em frequência.

3.2.Componentes do Transmissor FM

• 1 Placa cobreada 3,5cm x 5,0cm
• 5 Placas cobreadas 0,7cm x 1,0cm
• 1 Capacitor Variavel 5,2 pF a 30 pF (Trimmer)
• 1 Bobina fio AWG Nº 18 a 22
• 1 Antena telescópica
• 1 Capacitor polarizado 1µF
• 2 Capacitores cerâmicos 0,01µF
• 1 Capacitor cerâmico 10 pF
• 1 Resistor de 470Ω
• 1 Resistor de 10KΩ
• 1 Resistor de 27KΩ
• 1 Plug P2 Mono
• 1 Cabo para microfone mono
• 1 Transistor BC337
• 1 Conector de bateria de 9V

3.3 Montagem do Transmissor FM

[pic 12]

Figura 2: Circuito de um transmissor FM

4. Resultados e Discussões

        A montagem do circuito transmissor foi realizada em uma protoboard, baseando-se no esquema elétrico apresentado na figura 2. No entanto, na falta de um capacitor de valor capacitivo variável, foram efetuadas várias montagens com capacitores cerâmicos de 15, 22  e 33 pF. A melhor configuração obtida foi com o capacitor de 33 pF, obtendo a frequência de transmissão de 90,3 MHz. Esta frequência pôde ser observada através dos receptores de sinais FM embarcados em aparelhos celulares.