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Técnicas de Modulação de Sinais Digitais, Exercícios de Engenharia Elétrica

Centro Universitário IBTAEngenharia Elétrica

Este documento aborda os principais conceitos relacionados às técnicas de modulação de sinais digitais, incluindo a diferença entre modulação de amplitude e modulação de frequência, os tipos de modulação (ask, fsk, psk e qam), as técnicas de transmissão (dsss, fhss e thss) e os subgrupos derivados do dsss (cdma, ofdm e ofdma). O documento também discute a importância da compreensão dos diagramas de constelação, da largura de banda gerada pelo sinal modulado e da taxa de transmissão de dados. Além disso, são abordadas as técnicas de conversão de dados digitais para sinais digitais, como a modulação por largura de pulso (pwm), e suas aplicações em sistemas microcontrolados. O documento fornece uma visão abrangente das principais técnicas de modulação de sinais digitais, suas características e aplicações, sendo relevante para estudantes de cursos relacionados à engenharia elétrica, telecomunicações e processamento de sinais.

Tipologia: Exercícios

2023

Compartilhado em 21/05/2024

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ENGENHARIA DE COMUNICAÇÕES
1 Comunicação de longa Distância – Portadoras, Modulação e Modems
1. Por que o padrão de comunicação RS-232 não é utilizado para a comunicação de longa distância?
C. Devido à perda de sinal.
2. O que é uma onda portadora?
C. Representa uma onda senoidal contínua.
3. O que significa modulação?
E. Representa o processo de variação de altura (amplitude), intensidade, frequência, comprimento e/ou fase de onda
numa onda de transporte.
4. Qual é a diferença entre modulação de amplitude e modulação de frequência?
D. Modulação de frequência varia a frequência da portadora subjacente em proporção à informação que está sendo
enviada. Já a modulação de amplitude varia a força do sinal de saída em proporção à informação que está sendo
enviada.
5. Qual é a função de um multiplexador?
C. Multiplexação otimiza o meio de transmissão para permitir várias comunicações simultâneas.
2 Introdução à Aplicação de séries e Transformada de Fourier
1. Determine os coeficientes ao, an, e bn, da série de Fourier da função f(t)=t para -π ≤ t ≤ π assinale a
B. a0=0 an=0 bn=(-2πncos(nπ)+2sen(πn))/(πn2)
2. Observe a seguinte série:
Agora, assinale a alternativa que indica como ficaria a forma genérica da série.
C.
3. Calcule a transformada de Fourier para a função
E.
4. Calcule a transformada de Fourier da função aperiódica:
pf3
pf4
pf5

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ENGENHARIA DE COMUNICAÇÕES

1 Comunicação de longa Distância – Portadoras, Modulação e Modems

  1. Por que o padrão de comunicação RS-232 não é utilizado para a comunicação de longa distância? C. Devido à perda de sinal.
  2. O que é uma onda portadora? C. Representa uma onda senoidal contínua.
  3. O que significa modulação? E. Representa o processo de variação de altura (amplitude), intensidade, frequência, comprimento e/ou fase de onda numa onda de transporte.
  4. Qual é a diferença entre modulação de amplitude e modulação de frequência? D. Modulação de frequência varia a frequência da portadora subjacente em proporção à informação que está sendo enviada. Já a modulação de amplitude varia a força do sinal de saída em proporção à informação que está sendo enviada.
  5. Qual é a função de um multiplexador? C. Multiplexação otimiza o meio de transmissão para permitir várias comunicações simultâneas. 2 Introdução à Aplicação de séries e Transformada de Fourier
  6. Determine os coeficientes ao, an, e bn, da série de Fourier da função f(t)=t para -π ≤ t ≤ π assinale a B. a0=0 an=0 bn=(-2πncos(nπ)+2sen(πn))/(πn2)
  7. Observe a seguinte série: Agora, assinale a alternativa que indica como ficaria a forma genérica da série. C.
  8. Calcule a transformada de Fourier para a função E.
  9. Calcule a transformada de Fourier da função aperiódica:

E assinale a alternativa correta. B.

  1. Calcule a transformada da função retângulo de amplitude 1 no intervalo de -T/2 a T/2, representada pela figura a seguir: D. 3 Fundamentos da Modulação
  2. Um sinal elétrico de tensão senoidal pode transportar informação por meio de um processo conhecido como modulação. Como se caracteriza o processo de modulação? D. Aplicação de um sinal modulante sobre um sinal de portadora.
  3. Existem diversos tipos de sinais e formas de propagá-los. Em comunicação de dados, os sinais modulantes têm alguns meios nos quais são transmitidos, cada um com suas características. Quais são os meios em que um sinal modulante pode se propagar? E. Par de fios, cabo coaxial e ondas eletromagnéticas.
  4. O processo de modulação discreta se dá pela substituição dos parâmetros de uma portadora pela função discreta do fluxo de bits. Marque a opção que representa os três parâmetros que podem ser modulados: B. Amplitude, frequência e fase.
  5. As técnicas mais modernas de modulação envolvem modulação mista, modulando simultaneamente mais do que um dos tipos básicos de modulação, que são: ASK, FSK e PSK. Marque a opção que representa os tipos de modulação que, quando utilizados simultaneamente, dão origem à modulação QAM: C. ASK e PSK.
  6. A modulação PSK, ou por chaveamento de fase de uma portadora, define os símbolos a partir de trechos de sinal da portadora com determinada fase e tem diferentes esquemas de modulação. Marque a opção referente aos esquemas de modulação PSK: A. BPSK, QPSK e 8PSK. 4 Modulação em canais de radiofrequência
  7. A compreensão das técnicas de modulação depende do entendimento de conceitos fundamentais. Dentre esses conceitos, vale mencionar o entendimento da relação entre dados e sinais, valores discretos e contínuos, sinais analógicos e digitais, os parâmetros das ondas. Considerando essas definições, é correto afirmar que: B. uma semelhança entre dados e sinais consiste em que ambos podem ser representados de forma analógica e digital.
  8. As principais técnicas de modulação de sinais são: ASK (Amplitude-Shift Keying), FSK (Frequency-Shift Keying), PSK

representar um sinal aperiódico e qual é a diferença entre um sinal e uma função? A. A ferramenta utilizada é a integral de Fourier. O sinal é o fenômeno físico propriamente dito que contém a informação, e a função é a descrição matemática desse sinal.

  1. Para sinais não periódicos, de que maneira se aplica a transformada de Fourier? D. Como uma superposição de senoides complexas. Modulação baseada em múltiplas portadoras
  2. Os sistemas móveis estão se tornando cada vez mais sofisticados e eficientes, com alto compartilhamento de recursos por múltiplos usuários. Marque a opção que representa as duas tecnologias de acesso múltiplo, com múltiplas portadoras. B. CDMA e OFDMA.
  3. Em 1992, surgiu a tecnologia CDMA na área de sistemas celulares, a partir de uma patente da Qualcom dos Estados Unidos. Qual das opções a seguir representa a tecnologia para a qual o CDMA foi criado como alternativa? D. TDMA.
  4. A técnica de espelhamento espectral utiliza uma largura de banda maior do que o necessário para transmitir a informação, o que pode ser justificado pelas seguintes características: I. A banda de espalhamento pode ser ocupada por múltiplos usuários simultaneamente, com uma interferência mínima entre eles. II. A potência do sinal de cada usuário pode ser bem abaixo da potência do ruído ou da interferência. III. Sinais de espalhamento espectral são muito robustos em relação a interferências de banda estreita. O processo de recuperação do sinal de informação filtra os sinais de interferência que podem ser confundidos com o ruído de fundo. Quais alternativas são verdadeiras em relação às características apresentadas? E. Todas as alternativas.
  5. A técnica de espelhamento espectral por saltos de frequência da portadora, ou FH-SS, possui uma das aplicações mais importantes em redes locais sem fio do padrão IEEE 802.11 do EIA do ano de 1999. Marque a opção que representa a característica correta do sistema. C. Taxa de informação de 1 ou 2 Mbits/s.
  6. Com o desenvolvimento do processamento do sinal digital, houve um salto no avanço do desenvolvimento de sistemas de comunicação de dados, especialmente das técnicas de acesso por múltiplas portadoras. Qual o nome da técnica de modulação utilizada no sistema de transmissão OFDM para modular o conjunto das subportadoras? A. QAM. Transmissão Analógica
  7. Para a transmissão de sinais em meio sem fio, existe a necessidade de se transformar o sinal originalmente digital em analógico. Para essa transmissão, qual é o tipo de canal necessário para a transmissão dos dados? D. Canal passa-faixa.
  8. O autor Fourozan afirma que: "A onda senoidal é definida por três características: amplitude, frequência e fase. Quando variamos qualquer uma dessas características, criamos uma versão diferente dessa onda. Assim, variando uma característica de um sinal elétrico simples, podemos usá-lo para representar dados digitais. Qualquer uma das três características pode ser alterada dessa forma, o que nos dá pelo menos três mecanismos para modular dados digitais em um sinal analógico". Qual das afirmativas relaciona corretamente o tipo de característica variada no sinal senoidal com o tipo de modulação analógica? C. QAM - Usa uma combinação da variação da amplitude e da fase da portadora para modular o sinal digital.
  9. No processo de modulação analógica de sinais digitais, compreender o diagrama de constelação gerado pelas técnicas

de modulação é muito importante. Assim, qual das afirmativas define melhor a representação gerada pelo diagrama de constelação? A. O diagrama de constelação é uma representação plana do módulo (amplitude) de fases possíveis de serem obtidas pelo sinal digital modulado em analógico.

  1. Além da configuração do tipo de modulação a aplicar para a transmissão de sinais, qual o outro elemento de extrema importância para o uso do meio sem fio que deve ser considerado? E. A largura de banda gerada pelo sinal modulado.
  2. Considerando um modulador analógico para transmissão de sinais digitalizados, caso se queira a maior taxa de transmissão possível entre as possibilidades mostradas, por qual você iria optar? Considere que todos têm a mesma taxa de transmissão de símbolo. E. 256-QAM. Transmissão digital e analógica
  3. Uma rede de computadores é construída para enviar informações de um ponto a outro. Essas informações, geradas pelos dispositivos e submetidas às camadas do modelo OSI ou TCP/IP, são conhecidas como pacotes de dados e estão no formato digital. Existe, porém, um outro conceito que envolve a transmissão de dados: os sinais digitais. Então, para uma transmissão de informações em uma rede de computadores, temos os conceitos de dados digitais e sinais digitais. Analise as alternativas abaixo e marque a que expõe CORRETAMENTE a relação entre dados e sinais digitais. D. Dados digitais são os pacotes de dados gerados pelos dispositivos, e os sinais digitais são os dados convertidos em bits, que circulam pelo meio de comunicação.
  4. Sabe-se que os dados podem ser digitais ou analógicos. Sabe-se também que os sinais que representam dados podem ser digitais ou analógicos. Para que os dados possam ser convertidos em sinais, independentemente da forma, eles precisam ser convertidos. Tratando especificamente da conversão de dados digitais para sinais digitais, existem técnicas de conversão que podem ser adotadas. Analise as alternativas e marque a que mostra CORRETAMENTE as técnicas que podem ser adotadas para conversão de dados digitais para sinais digitais. A. Codificação de linha, codificação de blocos e mistura de sinais.
  5. Da mesma forma que necessitamos converter dados digitais para sinais digitais, o mesmo ocorre quando se trata de conversão analógica-analógica, processo este conhecido como modulação analógica, que é a representação de informações analógicas por um sinal analógico. Essa conversão pode ocorrer por meio de três diferentes processos: C. AM, FM e PM.
  6. Em transmissões digitais, diz-se que o objetivo a ser alcançado para garantir um melhor desempenho é aumentar a taxa de dados e, ao mesmo tempo, diminuir a taxa de sinal. Analise as alternativas abaixo e assinale a que define CORRETAMENTE a relação existente entre esses conceitos. E. A taxa de dados define o número de elementos de dados (bits) enviados na forma de 1. A unidade é bits por segundo (bps), e a taxa de sinal é o número de elementos de sinal enviados na forma de 1.
  7. Quanto às técnicas de conversão de dados digitais para sinais digitais, existem três técnicas que podem ser utilizadas, porém a utilização de uma delas sempre é requerida, e as demais nem sempre se fazem necessárias. Identifique dentre as alternativas qual é a técnica INDISPENSÁVEL para a conversão digital-digital. A. Codificação de linha. Sinal PWM com microcontrolador
  8. O controle de potência é importante, pois permite alterar o funcionamento da carga acionada. Qual é a principal vantagem oferecida pela modulação por largura de pulso (PWM) utilizada pelos sistemas microcontrolados? C. Permite regular a tensão utilizando os mesmo níveis lógicos.
  9. O segredo de um bom microcontrolador está em proporcionar grande flexibilidade, além do poder de processamento

Ajuste um valor para R2 de modo a obter na saída do amplificador operacional um sinal PWM com razão de trabalho de 80%. D.4.000.

  1. Um filtro RC é aplicado após um sinal PWM. Considere um filtro bem ajustado, com um capacitor suficientemente grande de modo a eliminar as oscilações de tensão. Determine o valor da tensão na saída do filtro RC para um sinal PWM que tem nível lógico baixo igual a 0V e alto igual a 10V, quando a razão de trabalho vale 30%. B. 3V. Comunicação digital em banda passante ou passa-faixa
  2. Apesar da característica essencialmente discreta dos sinais digitais, pode-se recorrer à modulação por meio de uma portadora analógica para melhorar a transmissão. Qual das características a seguir deve ser mantida constante em qualquer tipo de modulação? E. Símbolo.
  3. A transmissão e a recepção de sinais requerem o uso de filtros para evitar que sinais diferentes interfiram na comunicação. A transmissão em banda passante difere da transmissão em banda base em: C. frequência.
  4. A modulação em banda passante pode assumir diversas formas, cada uma delas com suas vantagens e diferentes níveis de complexidade. Assinale a alternativa que corresponde a uma modulação binária: C. OOK.
  5. Um elemento de sinal em uma portadora pode representar um ou mais bits de dados. Quantos bps são transmitidos em uma portadora contendo 8 níveis de amplitude para cada elemento de sinal e uma taxa de transmissão de 100baud? C. 300bps.
  6. Esquemas de modulação em M-ário podem ser aproveitados para ampliar a taxa de transmissão de dados sem afetar a largura de banda necessária. Considerando a taxa de dados de 2.500bps, determine quantos bits são necessários para manter uma largura de banda menor que 1.000Hz. C. 3.