Para que Serve a Modulação (TEL257)

Este artigo faz parte do livro Transmissores e Geradores de RF de Apollon Fanzeres de 1985 que reproduzimos abaixo, pois a parte teórica ainda é atual e alguns circuitos ainda podem ser reproduzidos com facilidade.

TEL097S

Quando se gera um sinal de radiofrequência, isto é, uma onda portadora, a mesma, se recebida em um rádio receptor, não daria outra indicação além de uma zona de silêncio na faixa, como acontece quando se sintoniza uma estação momentos antes de começar sua programação diária. Há como que uma zona silenciosa, que indica a presença da onda portadora. Esta onda portadora, se analisada por um processo visual (osciloscópio, por exemplo) teria o aspecto da figura 1A.

Para que a palavra pronunciada ao microfone do transmissor possa ser levada, nesta onda portadora, ao receptor, é preciso que os sinais de áudio, captados pelo microfone, sejam transformados em correntes elétricas de suficiente potência para modular a portadora de RF. Esta modulação comprime a portadora de RF, quando se trata de modulação de amplitude, em maior ou menor porcentagem, e no receptor o sinal é recebido com esta variação da potência da portadora. Sofre então o processo de detecção e obtemos o sinal de áudio idêntico ao que foi originado pelo microfone (figura 1B, C e D). Assim, a modulação serve para imprimir inteligibilidade, sentido, à portadora de radiofrequência criada pelos estágios geradores de RF

 

 

Figura 1 - Onda portadora analisada por processo visual.
Figura 1 - Onda portadora analisada por processo visual.

 

 

Tipos de Modulação

Existem dois tipos clássicos de modulação. Modulação em amplitude (AM) e modulação em frequência (FM). Existem ainda outros processos de modulação, como de fase, digital etc., que não serão abordados neste livro que se destina a servir de base para o experimentador e radioamador que deseja se iniciar na arte de transmissão. Aos que leiam estas linhas com espírito crítico desejamos dizer que o Brasil estaria muito bem servido, mas muito bem servido mesmo, se a grande maioria dos radioamadores atuantes soubesse construir, desde o simples projeto na prancheta até o ponto final de antena perfeitamente casada, um transmissor, digamos de 50 watts, modulados entre 80 e 100 por cento, em AM. O cordial desafio ficará de pé ainda por muitas edições deste livro...

A modulação FM em lugar de efetuar a potência da portadora, afeta a frequência. O transmissor irradia em uma frequência central (quando não está modulado) e tem um afastamento desta frequência, quando é modulado. Deste modo a faixa que ocupa é muito maior do que em AM. Em AM ocupará entre 6 e 10 KHz, em FM ocupará até 25 MHz, isto em se tratando de radioamadorismo, pois para radiodifusão a largura é maior (75 MHz) para incluir toda a faixa de audiofrequência.

 

Modulação em Alto Nível

Chama-se assim o processo de modular a onda portadora no estágio final de RF. O estágio modulador aplica o sinal na linha de alimentação do estágio final do transmissor, como se pode apreciar na figura 2. Quando se trata de transmissores de potência reduzida, até por exemplo 100 ou 150 watts, a modulação em alto nível é a que mais rendimento dá em função de economia x rendimento.

 

 

Figura 2 - O estágio modulador aplica o sinal na linha de alimentação.
Figura 2 - O estágio modulador aplica o sinal na linha de alimentação.

 

Quando, porém, a potência de RF é elevada, a modulação exigida, em watts, também é elevada (a potência de áudio requerida é de 50 por cento da potência de entrada em c. c. do estágio de RF). Se a potência de entrada em c. c. do estágio de RF é 100 watts, o modulador de áudio deve poder fornecer, folgadamente, 50 watts.

Na figura 3 temos as imagens que surgem em um osciloscópio quando se analisa a portadora de RF sem modulação, com 80 por cento de modulação, com 100 por cento de modulação e com excesso de modulação.

 

Modulação em Baixo Nível

A modulação em baixo nível é utilizada quando se usam transmissores de grande potência ou, atualmente, nos circuitos transistorizados.

Figura 3 - Onda portadora analisada em osciloscópio; A -sem modulação; B -com 80 por cento de modulação; C -com 100 por cento de modulação; D -com excesso de modulação.
Figura 3 - Onda portadora analisada em osciloscópio; A -sem modulação; B -com 80 por cento de modulação; C -com 100 por cento de modulação; D -com excesso de modulação.

 

 

A - Portadora não modulada B - Portadora modulada a 80% C - Portadora modulada a 100% D - Portadora modulada supermodulada.

A modulação é efetuada em um estágio que não é o de saída e, depois, esta portadora de RF, já modulada, é amplificada (por amplificadores lineares) que levam à antena a potência final. A modulação em baixo nível é hoje muito utilizada, porque foram superados os fatores negativos que a tornavam muito errática no passado. É mais econômica que a modulação em estágio final, do ponto de vista de potência das etapas de modulação de elevada potência, mas oferece alguns outros problemas, todavia não insuperáveis.

Na figura 4 temos um circuito amplificador linear utilizando transistores FET, de autoria do radioamador W3FQJ, E. W. Noll e publicado no livro Radio Trans-mitter-Principles and Projects (Ed. Howard W. Sams & Co. Inc.)

 

Figura 4 - Circuito amplificador linear, com transistores FET.
Figura 4 - Circuito amplificador linear, com transistores FET.

 

 

Modulação em FM

A FM tem muitos atrativos (e também algumas desvantagens); porém, sem dúvida, a baixa potência de áudio necessária para a modulação total, quando comparada com AM, é a favor da primeira. Há também menos ruído na transmissão-recepção da FM, se bem que isto em parte possa ser atribuído ao fato de que as frequências onde se pode operar com FM são, por natureza, menos ruidosas. Não se pode, por exemplo, comparar o ruído existente na faixa dos 40 metros com o ruído quase inexistente na faixa dos 2 metros, isto independente do tipo de modulação.

Na figura 5 temos uma portadora modulada em FM. O processo é inteiramente diferente de AM. Há uma frequência central e os desvios são para ambos os lados. Notem, na figura 5, que a máxima modulação aumenta o número de períodos ou frequência e que a mínima modulação diminui o número de períodos de frequência, em comparação com a frequência ou número de períodos da frequência central, isto em função do sinal de modulação. Existem dois processos clássicos de FM.

 

Figura 5 - Portadora modulada em FM.
Figura 5 - Portadora modulada em FM.

 

 

Modulador de Reatância

Um circuito a válvula ou transistor é utilizado para variar a capacidade ou indutância de um circuito oscilatório e obter deste modo a FM.

 

Modulador de Fase

A FM também pode ser obtida pela comutação da fase de uma onda de RF de acordo com as variações do sinal modulador. Este processo é muito utilizado em transmissões tipo two-way.

Na figura 6 temos um modulador de fase, típico, utilizando válvula (A) e transistor (B).

O modulador é inserido entre o estágio oscilador controlado a cristal e os estágios finais de RF. O sinal de áudio é aplicado à entrada de AF e a saída de RF é desviada na proporção da profundidade ou desvio provocado pelo sinal de áudio.

 

Modulador de fase usando válvula
Modulador de fase usando válvula

 

 

Figura 7 - Modulador de fase usando transistor.
Figura 7 - Modulador de fase usando transistor.

 

 

Varactor (O mesmo que varicap)

A utilização de diodos que variam a capacidade em função de uma voltagem aplicada pode ser outro meio de obter FM (figura 8). O sinal de áudio introduz uma variação de voltagem no diodo Dl que, tendo sua capacidade alterada, produz o desvio de frequência.

 

 

Figura 8
Figura 8

 

Na seção de circuitos práticos, o leitor encontrará vários circuitos de transmissores, alguns com modulação FM.

 

 


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