54-Modulação por Amplitude e Frequência AM e FM
Visão Geral
Modulação em Amplitude (AM) e Modulação em Frequência (FM) são duas das técnicas fundamentais e mais conhecidas de modulação analógica, usadas para imprimir um sinal de informação (como áudio) em uma onda portadora de rádio frequência para transmissão. Em AM, a amplitude da onda portadora é variada de acordo com a amplitude do sinal de informação, enquanto sua frequência e fase permanecem constantes. Em FM, a frequência instantânea da onda portadora é variada de acordo com a amplitude do sinal de informação, enquanto sua amplitude permanece constante. Ambas foram cruciais para o desenvolvimento da radiodifusão e outras formas de comunicação sem fio, cada uma com suas próprias vantagens e desvantagens em termos de qualidade de áudio, resistência a ruído e largura de banda ocupada.
Definição
- Modulação em Amplitude (AM - Amplitude Modulation): Um processo onde a amplitude de uma onda portadora de alta frequência é alterada em proporção direta à amplitude instantânea do sinal modulante (informação). A frequência e a fase da portadora não são alteradas pelo sinal modulante.
- Modulação em Frequência (FM - Frequency Modulation): Um processo onde a frequência instantânea de uma onda portadora de alta frequência é alterada (desviada de sua frequência central) em proporção direta à amplitude instantânea do sinal modulante. A amplitude da portadora permanece constante.
Exemplos
- AM:
- Radiodifusão AM (Ondas Longas, Médias, Curtas): Estações de rádio AM tradicionais.
- Comunicações Aeronáuticas (VHF AM): Usado para comunicação por voz entre aeronaves e controle de tráfego aéreo.
- Modulação QAM (em parte): Técnicas digitais como QAM (Modulação_por_Amplitude_em_Quadratura_(QAM)) modulam tanto a amplitude quanto a fase.
- FM:
- Radiodifusão FM (VHF): Estações de rádio FM estéreo de alta fidelidade (88-108 MHz).
- Som de TV Analógica:** O áudio em sistemas de TV analógicos (como NTSC, PAL) era frequentemente transmitido usando FM.
- Rádios Bidirecionais (Walkie-talkies, Rádio Amador, Serviços de Emergência): FM é comumente usado para comunicação de voz móvel devido à sua robustez.
- Modems de Baixa Velocidade (FSK): Frequency Shift Keying (Modulação_por_Desvio_de_Frequência_–_FSK) é uma forma digital de FM.
Características
AM:
- Variação da Amplitude da Portadora.
- Frequência e Fase Constantes (idealmente).
- Espectro: Portadora + Banda Lateral Superior (USB) + Banda Lateral Inferior (LSB).
- Largura de Banda: Aproximadamente 2x a largura de banda do sinal modulante.
- Demodulação Simples (Detector de Envelope).
- Suscetível a Ruído (ruído afeta a amplitude).
FM:
- Variação da Frequência da Portadora.
- Amplitude Constante (idealmente).
- Espectro: Mais complexo, com múltiplas bandas laterais (teoricamente infinitas, mas na prática limitadas).
- Largura de Banda: Geralmente muito maior que AM (Regra de Carson: BW ≈ 2 * (Δf + fm), onde Δf é o desvio máximo de frequência e fm é a frequência máxima do sinal modulante).
- Demodulação Mais Complexa (Discriminador de Frequência, PLL).
- Mais Resistente a Ruído (ruído de amplitude é rejeitado).
Vantagens
- AM:
- Simplicidade do Receptor (Demodulador barato).
- Menor Largura de Banda (permite mais canais em uma faixa de frequência).
- Propagação de Longa Distância (especialmente em ondas médias e curtas).
- FM:
- Maior Fidelidade de Áudio (devido à maior largura de banda).
- Melhor Imunidade a Ruído e Interferência (efeito de captura).
- Eficiência de Potência (amplitude constante permite que o transmissor opere em potência máxima o tempo todo).
Desvantagens
- AM:
- Baixa Qualidade de Áudio (largura de banda limitada).
- Alta Suscetibilidade a Ruído (estática, interferência elétrica).
- Ineficiência de Potência (maior parte da potência está na portadora, não nas bandas laterais que carregam a informação).
- FM:
- Maior Largura de Banda Ocupada (limita o número de canais).
- Receptores Mais Complexos e Caros.
- Alcance mais limitado (geralmente opera em VHF/UHF, propagação em linha de visada).
- Efeito Limiar (Threshold Effect): Abaixo de um certo nível de sinal-ruído, a qualidade degrada rapidamente.