Modulação de sinal

Em sistemas de telecomunicações com comunicação sem fio, os dados (sinais analógicos ou digitais) são representados em uma onda eletromagnética portadora que transporta os dados de um emissor até um receptor. As ondas eletromagnéticas utilizadas nesse tipo de comunicação são as ondas de rádio, as microondas e as ondas infravermelho que ficam abaixo do espectro frequência de luz visível.

Formas de ondas infravermelho

• Ondas de rádio: As ondas eletromagnéticas de rádio são mais longas e com menor frequência. O que permite que possam ser emitidas por torres de rádio e penetrem paredes de casas e prédios. O sistema de telefonia celular utiliza ondas de rádio para comunicação entre torres de estações base e o telefone celular.

• Microondas: As microondas têm frequências acima do espectro de ondas de rádio. Por se tratar de altas frequências em relação as ondas de rádio, é possível oferecer laguras de banda muito mais altas que nas frequências de rádio. Entretanto, não se propagam até muito longe e sua intensidade é muito diminuida com os obstáculos (Ex: paredes). Além do forno microondas, as redes WIFI e bluetooth também utilizam frequências no intervalo de microondas. Mais especificamente, 2,4GHz à 5GHz.

• Ondas infravermelho: Alguns livros de física incluem toda onda eletromagnética com frequência abaixo da faixa de luz visível como infravermelho. No entanto, vamos considerar aqui, ondas infravermelho apenas as com frequência acima das microondas e abaixo das frequências de luz visível. Essas formas de onda dificilmente atravessam obstáculos e permitem maior largura de banda que as microondas. São utilizadas geralmente em controles remotos.

O Hz é uma unidade de medida de frequência. Se aplicada as ondas eletromagnéticas, o Hz indica a frequência em que um ciclo de onda se repete em um segundo. Por exemplo, 1GHz (1 giga hetz) corresponde a 1 bilhãos de hetz.

Comunicação sem fio

As redes de televisão e de telefonia móvel também são redes sem fio e também utilizam ondas de rádio para comunicação. Inclusive, um carrinho de controle remoto pode ter em seu controle remoto implementado um padrão de comunicação (protocolo) criado pela própria empresa fabricante, mas, não adotado por outras empresas. Diferente dos padrões bluetooth e a família de padrões IEEE 802.11 criada para redes Wireless.

Modulação analógica e Modulação Digital

Um elemento importante na modulação de sinal é o sinal portador que é alterado com o sinal, ou dados binários, a ser transportado.

A modulação de sinal pode ser analógica ou digital. O que destingue esses dois tipos de modulação é que, na modulação analógica, o sinal portador representa uma onda analógica (Som, Luz, etc) na sua forma original. Já na modulação digital, o sinal portador representa zeros e uns. Por exemplo, para representação e transferência de áudio, tanto é possível utilizar a modulação analógica para representar o sinal original de áudio (onda mecânica de SOM), quanto é possível utilizar a modulação digital para representar e transferir os bits correspondentes a codificação binária do audio, conforme um padrão (ou formato) adotado: WAV, MID, MP3, etc.

Modulação analógica AM e FM

Na modulação do sinal como Modulação em Amplitude ou Amplitude Modulation (AM) é feita a representação dos dados alterando-se a amplitude da onda e mantendo fixa a frequência e, na modulação do sinal via Modulação em Frequência ou Frequency Modulation (FM), é feita a representação dos dados alterando-se a frequência da onda de rádio e mantendo fixa a amplitude. Veja a animação abaixo retirada de WIKIPEDIA:

Modulação digital

Uma das técnicas utilizadas para a modulação digital de um sinal digital é a FSK - Frequency Shift-Keying (Ou, Chaveamento por Deslocamento de Frequência). Veja abaixo uma imagem (adaptada de UFRGS - Alvaro) que ilustra essa técnica:

Veja na imagem acima que cada bit do sinal digital tem influência na onda portadora que resulta numa onda onde, para a representação dos uns, utiliza-se 2 períodos, e para a representação de zeros, 4 períodos. Isto é, para representar os zeros, a frequência de cada intervalo é duplicada.

Modem

O modem é o dispositivo responsável pela modulação/demodulação do sinal. Por exemplo, os aparelhos celulares têm um modem embutido para modular e demodular os sinais enviados e recebidos.

Finalizando...

Espero ter esclarecido sobre a lógica da modulação de sinal com esse pequeno artigo. Até a próxima!