1. Objectivo e Princípio de Funcionamento

Vais dimensionar e simular um modem de chaveamento de fase binário (BPSK) com detecção coerente: o emissor a ±5 V, o receptor a ±12 V, ligados por um canal que divide o sinal por 2 e lhe pode juntar ruído.

Figura 48 da Revista CIRCUITO+
Figura 48 — Diagrama de blocos do KLV-D02: em cima o emissor e o canal, em baixo o receptor coerente.
Figura 49 da Revista CIRCUITO+
Figura 49 — Esquema eléctrico do emissor e do canal: comparador U3 (µA741), inversor de ganho −1 U2 (µA741) e interruptores CMOS U4 (CD4016B).
Figura 50 da Revista CIRCUITO+
Figura 50 — Esquema eléctrico do receptor coerente: multiplicador U5 (AD633), filtro passa-baixo Rf–Cf e comparador com histerese U6 (µA741).

2. Dimensionamento

Av = −R2 / R1 = −4,7 kΩ / 4,7 kΩ = −1 (portadora invertida, 3 V de pico)
Vtx = Vp · (Ra + Rb) / (Ra + Rb + ron) = 3 V × 2000 Ω / (2000 Ω + 250 Ω) ≈ 2,67 V de pico
Vrx = Vtx · Rb / (Ra + Rb) ≈ 1,33 V de pico
(D02.1–3)
W = (Vrx Vl / 20 V) [cos φ + cos(2ωt + φ)] ≈ 0,67 V × [cos φ + cos(2ωt + φ)]
fc = 1 / (2π Rf Cf) = 1 / (2π × 10 kΩ × 10 nF) ≈ 1,59 kHz (τ = 0,1 ms)
VH = ±Vsat · Rh1 / Rh2 = ±10,5 V × 100 kΩ / 4,7 MΩ ≈ ±0,22 V
Ī(0°) = +0,67 V ; Ī(60°) = +0,33 V ; Ī(90°) = 0 V ; Ī(180°) = −0,67 V
(D02.6–10)

3. Estudos de Simulação no Falstad

Estudo 1 e Estudo 2 — O sistema completo e o espectro BPSK

⚡ Simulador Falstad (abre no navegador):
Figura 51 da Revista CIRCUITO+
Figura 51 — Estudo 1, captura real do Falstad (Abrir direto no Simulador Falstad ↗): palavra 1011 0010, portadora de 5 kHz, sinal BPSK com 6 inversões de fase e bits recuperados.
Figura 52 da Revista CIRCUITO+
Figura 52 — Estudo 2, captura real do Falstad (Abrir direto no Simulador Falstad ↗): espectro FFT linear de 4 a 6 kHz sem risca da portadora a 5,0 kHz.

Estudo 3 — A fase da portadora local (60°, 90° e 180°)

⚡ Simulador Falstad (abre no navegador):
Figura 53 da Revista CIRCUITO+
Figura 53 — Estudo 3, capturas reais do Falstad: (a) φ = 90° (média nula, bits presos em −10,5 V); (b) φ = 180° (bits todos invertidos).

Estudo 4 — O filtro passa-baixo e o ruído

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Figura 54 da Revista CIRCUITO+
Figura 54 — Estudo 4, capturas reais do Falstad: (a) Rf = 100 kΩ (bits isolados perdidos); (b) Rf = 1 kΩ e Vn = 8 V (impulsos falsos por falta de filtragem).
Em resumo — KLV-D02
  • O BPSK do kit escolhe, em cada bit, a portadora de 5 kHz ou a sua inversa (µA741 de ganho −1 e CD4016B); o sinal emitido tem 2,67 V de pico e seis inversões de fase por palavra.
  • O lobo principal ocupa 2 kHz, de 4 a 6 kHz, sem risca da portadora.
  • O AD633 multiplica o sinal recebido pela portadora local; o filtro de 1,59 kHz e o comparador com ±0,22 V de histerese recuperam os bits com 0,13 ms de atraso.
  • A fase da portadora local decide tudo: 60° ainda chega, 90° perde os bits e 180° inverte-os.