Fondamenti di telecomunicazioni a, La Modulazione PDF

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segnale informativo= presenta il maggior contenuto di energia alle frequenze più basse cioè la sua banda B = f2 - f1 , è concentrata in bassa frequenza Trasmissione in banda base = Se la banda passante Bp del canale è anch’essa concentrata in BF (canale tipo passa-basso, caso dei cavi in rame), il s...

Description

segnale informativo= presenta il maggior contenuto di energia alle frequenze più basse cioè la sua banda B = f2 - f1 , è concentrata in bassa frequenza Trasmissione in banda base = Se la banda passante Bp del canale è anch’essa concentrata in BF (canale tipo passa-basso, caso dei cavi in rame), il segnale può essere trasmesso su quel canale senza modifiche. trasmissione in banda traslata= Se il segnale da trasmettere presenta caratteristiche di frequenza diverse da quelle del mezzo trasmissivo, la sua banda deve essere spostata di una certa quantità Esempi di trasmissione in banda traslata = Trasmissione radio, Trasmissione multipla di segnali a divisione di frequenza (FDM), Trasmissione numerica su linea telefonica La modulazione = è l’operazione con la quale si adattano le caratteristiche del segnale a quelle del mezzo trasmissivo: il segnale modulante in banda base viene trasferito sulla portante (carrier) a frequenza fp al fine di ottenere un segnale modulato, che contiene la stessa informazione, ma in banda traslata Tipi di modulazione= Portante analogica e modulante analogica; Portante analogica e modulante impulsiva; Portante impulsiva e modulante analogica; Portante impulsiva e modulante impulsiva Le modulazioni lineari= sono quelle ottenute semplicemente traslando lo spettro del segnale modulante attorno alla frequenza della portante (AM, ASK, PSK) Le modulazioni non lineari= sono quelle in cui lo spettro del segnale modulato e’ diverso da quello del segnale modulante (FM, PM, FSK) La modulazione di ampiezza= Consiste nel variare l’ampiezza della portante attraverso l’ampiezza della modulante, in questo caso entrambe analogiche. Inviluppo= La curva ottenuta unendo i valori di picco del segnale modulato costituisce l’inviluppo del segnale, che mutua la forma d’onda del segnale modulante Segnale AM nel tempo= Segnale modulante: Vm(t) = Vmcos(2πfmt) ; Segnale portante: Vp (t) = Vpcos(2πfp t); Segnale modulato: formula sulle slide Indice di modulazione e spettro= m= Vm/Vp (m = 0: modulazione nulla; m = 1: modulazione totale ) Lo spettro del segnale modulato= è formato dalla portante di ampiezza Vp e da due righe di ampiezza mVP /2 che portano la stessa informazione Sovramodulazione= Se m>1 (> 100%), l’inviluppo in ricezione è distorto e non è più possibile la ricostruzione fedele del segnale (Normalmente m = 40% ÷ 50% ); se deve avere lo stesso andamento dell'info da trasmettere → m≤1 (ossia ≤ 100%) Potenza del segnale modulato= sulle slide le formule; La maggior parte della potenza del segnale modulato (PAM) è concentrata nella portante (PP ) e non nelle bande laterali (PBL) Modulante non sinusoidale periodica= a) Segnale periodico non sinusoidale: per Fourier lo spettro consiste in una serie di righe, fm1 , fm2 ,…, fmax. Il segnale modulato ha uno spettro a righe in cui le componenti laterali sono costituite dalle righe del segnale modulante, simmetriche rispetto la portante b) Segnale aperiodico non sinusoidale: lo spettro del segnale modulante è continuo (banda di frequenza: fmin ÷ fmax). Il segnale modulato è formato dalla portante e due bande laterali, inferiore e superiore simmetriche rispetto alla portante, con una banda totale B = 2 fmax Modulazione AM-DSB = (Double Side Band: Doppia Banda laterale) Produce un segnale modulato con lo stesso contenuto informativo di quello dell’AM, in cui però la portante è soppressa (si risparmia la potenza della portante) In ricezione un oscillatore locale

Modulazione AM-SSB= (Single Side Band: Banda Laterale Unica) La portante viene soppressa (si risparmia la potenza della portante); Si trasmette una sola banda laterale (inferiore LSB o superiore USB), pertanto la banda totale si riduce a metà della banda in AM; Per passare dalla DSB alla SSB si può usare un filtro passabanda La demodulazione o rivelazione e’ l’operazione che riporta lo spettro del segnale modulante nella sua posizione originaria (banda base) → rivelatore ad inviluppo Rivelatore a diodo= E’ composto da un diodo D che taglia la parte negativa del segnale, e due condensatori con due resistenze che filtrano il segnale (resto sulle slide) e anche le formule sulle slide Supereterodina AM= consiste nel convertire il segnale ad una frequenza fissa di valore più basso (Frequenza Intermedia FI = 470 kHz), filtrarlo, amplificare solo questa porzione di banda, e infine rivelare il segnale a Bassa Frequenza La modulazione angolare= la fase della portante varia in funzione dell’ampiezza del segnale modulante, è di 2 tipi: di Frequenza (FM) , di Fase (PM) Modulazione di frequenza (FM)= Consiste nel variare nel tempo la frequenza della portante sinusoidale in funzione del valore del segnale modulante Potenza media= dipende dalla sua ampiezza, e il segnale modulato in frequenza ha ampiezza VP costante (furmule slide) dipende dalla sua ampiezza, e il segnale modulato in frequenza ha ampiezza VP costante La larghezza di banda= occupata è data dalla formula approssimata di Carson → slide, all’aumentare della frequenza fm del segnale modulante aumenta la banda occupata. Vantaggi FM= Rapporto segnale/rumore (S/N: Signal to Noise) più favorevole, Il S/N supera quello in AM di circa 100 volte (20 dB in potenza); Risente poco dell’attenuazione in funzione della frequenza Svantaggi FM= Larghezza di banda occupata molto più ampia della AM; Complessità circuitale di ricevitore (RX) e trasmettitore (TX), in particolare del demodulatore La preenfasi è l’amplificazione delle alte frequenze del segnale modulante prima della modulazione, che ha lo scopo di aumentare la deviazione di frequenza alle frequenze più alte La deenfasi è l’attenuazione delle alte frequenze, eseguita in modo complementare, necessaria dopo la demodulazione per ripristinare il corretto rapporto di ampiezza tra le varie frequenze FM nella radiodiffusione= sulle slide Modulazioni di modulante impulsiva: ASK= l'ampiezza della portante sinusoidale viene fatta variare in funzione del segnale modulante, del tipo a livelli discreti. Se i livelli del segnale modulato sono solo lo “0” e l’ “1” logico, si parla di modulazione OOK (OnOff Keying) Modulazioni di modulante impulsiva: FSK= ad ogni simbolo logico viene assegnata una frequenza di valore compreso all'interno della banda passante del mezzo trasmissivo. (numeri sulle slide) Indice di modulazione nella FSK= sulle slide Spettro di ampiezza della FSK= un indice di modulazione >1 garantisce un buon riconoscimento, un alto indice di modulazione (m = 1.5) esalta lo spettro in corrispondenza delle frequenze di manipolazione fo ed f1 . Modulazioni di modulante impulsiva: PSK= è una modulazione digitale di fase. La portante analogica viene trasmessa con ampiezza e frequenza costanti, mentre la fase varia in funzione dell‘informazione portata dalla modulante. Nella PSK di base (detta anche BPSK: Bipolar PSK) la portante assume due possibili valori di fase a seconda del valore del bit della modulante Tipologie di modulazione PSK= sulle slide

Modulazione impulsiva=consiste nel variare ampiezza, durata o posizione degli impulsi di una portante impulsiva (treno di impulsi), in funzione dell’ampiezza della modulante Modulazioni non codificate: • PAM (Pulse Amplitude Modulation) • PWM (Pulse Width Modulation) • PPM (Pulse Position Modulation) Modulazioni codificate: • PCM (Pulse Code Modulation) Modulazione PAM= Il segnale modulato presenta impulsi la cui ampiezza varia in modo proporzionale all’ampiezza del segnale modulante. Si ottiene mediante campionamento del segnale informativo La frequenza della portante impulsiva coincide con la frequenza di campionamento fc = 1/Tc Modulazione PWM= La larghezza (durata) degli impulsi varia in funzione del segnale modulante, mentre l’ampiezza è costante. La tecnica di modulazione PWM trova impiego nei sistemi di controllo industriali (telecontrolli, alimentatori ad impulsi) Modulazione PPM= La posizione degli impulsi varia in funzione del segnale modulante. Ampiezza, larghezza e frequenza sono costanti. Il segnale PPM deriva dal segnale PWM che viene inviato all’ ingresso di un multivibratore monostabile o di un derivatore Modulazione PCM= ovvero modulazione a codice di impulsi. L’informazione viene trasmessa impiegando impulsi di ampiezza costante e il contenuto informativo è portato dal codice degli impulsi Dal segnale analogico al PCM= è un tipo particolare di conversione Analogico/Digitale. Le sue fasi fondamentali sono: campionamento, quantizzazione e codifica Vantaggi digitalizzazione= slide penultima PCM telefonico= Fc=64Kbit/s (altro sulle slide)...