Modulação polar - Polar modulation
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A modulação polar é análoga à modulação em quadratura da mesma forma que as coordenadas polares são análogas às coordenadas cartesianas . A modulação em quadratura faz uso de coordenadas cartesianas, x e y . Ao considerar a modulação em quadratura, o eixo x é denominado eixo I (em fase) e o eixo y é denominado eixo Q (quadratura). A modulação polar faz uso de coordenadas polares, r (amplitude) e Θ (fase).
A abordagem do modulador de quadratura para transmissão de rádio digital requer um amplificador de potência de RF linear que cria um conflito de projeto entre melhorar a eficiência de potência ou manter a linearidade do amplificador. O comprometimento da linearidade causa degradação da qualidade do sinal, geralmente pela degradação do canal adjacente, que pode ser um fator fundamental na limitação do desempenho e da capacidade da rede. Problemas adicionais com amplificadores de potência RF lineares, incluindo restrições paramétricas do dispositivo, instabilidade de temperatura, precisão de controle de potência, ruído de banda larga e rendimentos de produção também são comuns. Por outro lado, comprometer a eficiência energética aumenta o consumo de energia (o que reduz a vida útil da bateria em dispositivos portáteis) e gera mais calor.
A questão da linearidade em um amplificador de potência pode teoricamente ser mitigada exigindo que o sinal de entrada do amplificador de potência seja de " envelope constante ", ou seja, não contenha variações de amplitude. Em um sistema de modulação polar, o sinal de entrada do amplificador de potência pode variar apenas em fase. A modulação de amplitude é então realizada controlando diretamente o ganho do amplificador de potência, alterando ou modulando sua tensão de alimentação. Assim, um sistema de modulação polar permite a utilização do altamente arquitecturas de amplificador de potência não lineares tais como a classe E e Classe F .
Para criar o sinal polar, a transferência de fase do amplificador deve ser conhecida em pelo menos uma faixa de amplitude de 17 dB. Conforme as transições de fase de uma para outra, haverá uma perturbação de amplitude que pode ser calculada durante a transição como,
onde n é o número de amostras de I e Q e deve ser suficientemente grande para permitir um rastreamento preciso do sinal. Cem amostras por símbolo seriam aproximadamente o menor número possível.
Agora que a mudança de amplitude do sinal é conhecida, o erro de fase introduzido pelo amplificador em cada mudança de amplitude pode ser usado para pré-distorcer o sinal. Simplesmente subtrai-se o erro de fase em cada amplitude dos sinais I e Q de modulação.
História
A modulação polar foi originalmente desenvolvida por Thomas Edison em seu telégrafo quádruplo de 1874 - isso permitiu que 4 sinais fossem enviados ao longo de um par de linhas, 2 em cada direção. O envio de um sinal em cada direção já havia sido realizado anteriormente, e Edison descobriu que, combinando a modulação de amplitude e fase (isto é, por modulação polar), ele poderia dobrar para 4 sinais - portanto, quádruplo.