O processo de modulação pode ser definido como a transformação de um sinal que contém uma informação útil em seu formato original (banda-, base) em um sinal modulado adequado ao meio de transmissão que se pretende utilizar.
Nota: Artigo da Eletrônica Total 115 de 2006
Isto é feito por meio de um sinal I senoidal denominado portadora c(t), cuja frequência é bem maior que a maior frequência contida no sinal original (figura 1).
Através da modulação, o sinal de banda-base é transladado no espectro de frequências. Com isso, podem ser obtidos estes benefícios:
a) O compartilhamento do espectro com outros sinais do mesmo tipo. Por exemplo: na faixa de 88 MHz a 108 MHz estão distribuídas diversas estações transmissoras de FM, cada uma ocupando uma faixa de aproximadamente 200 kHz;
b) Redução do tamanho dos dispositivos transmissores e receptores. Por exemplo: uma antena bastante simples é o dipolo de meio comprimento de onda, cujo comprimento total é mostrado na figura 2, onde c/f é o comprimento de onda no ar, na frequência f, e c = 3x 108 m/s é a velocidade da luz.
O sinal de áudio transmitido por uma emissora de FM varia de 100 Hz a 15 kHz. Uma antena adequada para transmitir diretamente um sinal nessa faixa (considerando um valor médio de frequência de 7,5 kHz) apresentaria um comprimento L de 20 km! É lógico que essa dimensão é impraticável. Com a modulação em 100 MHz, por exemplo, a antena apresentará um comprimento L de apenas 1,5 m.
Observe que os telefones celulares são rádios transceptores com antenas diminutas, pois operam em frequências ainda mais altas.
Modulação analógica x Modulação digital
Os sistemas puramente analógicos (com modulação AM e/ou FM) têm sido substituídos gradativamente por sistemas digitais, que apresentam como vantagens maior capacidade de transmissão e confiabilidade, podendo ser produzidos com. um menor custo.
Atualmente, a informação útil já pode estar disponível na forma digital (dados) ou na forma analógica (áudio, vídeo), que devem ser então convertidos (conversão A/D) antes do processo de modulação digital.
Em qualquer modulação existem três parâmetros do sinal da portadora que podem ser alterados pelo sinal modulador (informação): amplitude, fase e frequência. Um ou mais desses parâmetros podem ser alterados simultaneamente, transportando, assim, a informação. É possível perceber similaridades entre alguns tipos de modulações analógicas e digitais, veja a tabela 1.
Modulações digitais básicas
ASK - Amplitude Shift Keyíng
Esta é a forma mais simples de modulação digital, também conhecida como on-off, e consiste em representar os símbolos "zeros" e "uns" de um sinal digital pela ausência ou pela presença do sinal de portadora. Na figura 3 apresenta-se o sinal modulado y(t) e o sinal modulador m(t). A fase e a frequência da portadora não se alteram.
FSK - Frequency Shift Keyinq
Na modulação FSK os símbolos zeros e uns são associados a diferentes valores de frequência, ou seja, para transmitir o símbolo "um", a portadora assume a frequência f1, e, para transmitir o símbolo "zero", a portadora assume a frequência f2. Um exemplo é exibido ^na figura 4, onde f1 é maior que f2. A amplitude permanece constante.
PSK Phase Shift Keyinq
Na modulação PSK os símbolos zeros e uns são associados a mudanças na fase da portadora, e a frequência permanece constante. Um exemplo é ilustrado na figura 5, onde se nota a inversão de 180° a cada mudança de símbolo. A amplitude e a frequência permanecem constantes.
Conclusão
Neste primeiro artigo da série, foi discutido o conceito de modulação. e foram apresentadas três formas básicas de modulações digitais. Percebe-se nessas modulações que apenas uma característica da portadora é alterada pelo sinal que contém a informação. Em artigos futuros, essas modulações digitais serão abordadas em maior profundidade, incluindo propostas de circuitos moduladores para implementação.
