Sistemi di trasmissione Sistemi di trasmissione analogicianalogici

Modulo 2Modulo 2

Classificazione dei sistemi di Classificazione dei sistemi di trasmissione analogicitrasmissione analogici

A seconda del mezzo trasmissivo impiegato e del rapporto A seconda del mezzo trasmissivo impiegato e del rapporto costo/prestazioni, possiamocosto/prestazioni, possiamo

classificare le tecniche di trasmissione in:classificare le tecniche di trasmissione in:Tx di un segnale analogico a frequenze vocali Tx di un segnale analogico a frequenze vocali in banda in banda basebase niente modulazione niente modulazioneTx in alta frequenzaTx in alta frequenza banda trasposta banda traspostamodulazionemodulazioneTx a divisione di frequenzaTx a divisione di frequenzaFDMFDM

Analizzeremo le tecniche di modulazione analogiche, il cui Analizzeremo le tecniche di modulazione analogiche, il cui impiego è limitato alle trasmissioni radiodiffuse ( broadcast) impiego è limitato alle trasmissioni radiodiffuse ( broadcast) sia di segnali audio che segnali TV, nonché sistemi radio sia di segnali audio che segnali TV, nonché sistemi radio amatoriali.amatoriali.

Trasmissione in alta frequenza di Trasmissione in alta frequenza di un segnale analogicoun segnale analogico

Segnale bassa frequenzaSegnale bassa frequenzaModulazioneModulazione

La modulazione viene effettuata da un La modulazione viene effettuata da un circuito chiamato circuito chiamato modulatoremodulatore avente due avente due ingressi ed un uscita.ingressi ed un uscita.

ModulanteModulante segnale da trasmettere. segnale da trasmettere.

PortantePortante segnale sinusoidale ad alta frequenza, adatta segnale sinusoidale ad alta frequenza, adatta alla tx via radio.alla tx via radio.

ModulatoModulato segnale a frequenza elevata, contenente in segnale a frequenza elevata, contenente in qualche suo parametro l’informazione da tx.qualche suo parametro l’informazione da tx.

MODULATORE

Modulante

(informazione)

Portante

( segnale sinusoidale in alta frequenza)

Modulato

(segnale trasmesso)

La La portante portante è un segnale sinusoidale:è un segnale sinusoidale:

Ap : AMPIEZZAAp : AMPIEZZA

fp: FREQUENZAfp: FREQUENZA

ωωppt+t+ΘΘpp: : FASE ISTANTANEAFASE ISTANTANEA

Il segnale modulato è ottenuto facendo variare uno di Il segnale modulato è ottenuto facendo variare uno di questi parametri.questi parametri.

pppp tAts cos

A seconda del parametro che viene fatto variare si A seconda del parametro che viene fatto variare si realizza un diverso tipo di modulazione:realizza un diverso tipo di modulazione:

Modulazione d’ampiezza ( AM, Amplitude Modulation)Modulazione d’ampiezza ( AM, Amplitude Modulation) : il segnale : il segnale modulato è ottenuto facendo variare l’ampiezza del segnale portante in modulato è ottenuto facendo variare l’ampiezza del segnale portante in modo proporzionale al segnale modulante ( informazione). Da esse modo proporzionale al segnale modulante ( informazione). Da esse derivano anche la modulazione DSB, SSB, VSB.derivano anche la modulazione DSB, SSB, VSB.

Modulazione di frequenza ( FM, Frequency Modulation) Modulazione di frequenza ( FM, Frequency Modulation) : il segnale : il segnale modulato è ottenuto facendo variare la frequenza del segnale portante modulato è ottenuto facendo variare la frequenza del segnale portante in maniera proporzionale al segnale modulante.in maniera proporzionale al segnale modulante.

Modulazione di fase ( PM, Phase Modulation)Modulazione di fase ( PM, Phase Modulation) :il segnale modulato è :il segnale modulato è ottenuto facendo variare la fase del segnale portante in maniera ottenuto facendo variare la fase del segnale portante in maniera proporzionale al segnale modulante.proporzionale al segnale modulante.

La modulazione di ampiezza (AM)La modulazione di ampiezza (AM)

Contenuto informativo Contenuto informativo nelle variazioni d’ampiezza del nelle variazioni d’ampiezza del segnale modulato.segnale modulato.

Nel caso di modulante sinusoidale:Nel caso di modulante sinusoidale:

Ka è una costante tipica del modulatore.Ka è una costante tipica del modulatore.

ttskAts

tAts

tAts

pmapAM

ppp

mmm

cosModulato

cosPortante

cosModulante

ttAkAts pmmapAM coscosModulato

E’ chiamato indice di modulazione il parametro:E’ chiamato indice di modulazione il parametro:

E’ pari al rapporto tra l’ampiezza massima E’ pari al rapporto tra l’ampiezza massima rispetto a quella in assenza di modulazione, e rispetto a quella in assenza di modulazione, e l’ampiezza della portante.l’ampiezza della portante.E’ un indicatore dell’entità della modulazione E’ un indicatore dell’entità della modulazione impressa.impressa. 00≤m≤1≤m≤1In genere ka=1.In genere ka=1.

ttmAts

A

Akm

pmpAM

p

ma

coscos1

ttVVts pmmpAM coscosModulato

In questo caso siamo in presenza di sovramodulazione

Per calcolare l’indice di Per calcolare l’indice di modulazione…modulazione…

Calcoliamo Calcoliamo spettro e bandaspettro e banda del segnale del segnale in due casi:in due casi:

Modulante sinusoidale spettro monolatero Modulante sinusoidale spettro monolatero a righea righeModulante non sinusoidale spettro bilatero Modulante non sinusoidale spettro bilatero continuocontinuo

Modulante sinusoidaleModulante sinusoidale

ttmAtAts pmpppAM cos*coscos

yxyxyx cos2

1cos

2

1cos*cos

tmAt

mAtAts mp

pmp

pppAM *cos

2*cos

2cos

Questo è il segnale di cui dobbiamo ricavare lo spettro

Il segnale modulato è composto da tre sinusoidi:Il segnale modulato è composto da tre sinusoidi:

una componente di ampiezza Ap a frequenza fp una componente di ampiezza Ap a frequenza fp nota come frequenza della portante.nota come frequenza della portante.

una componente di ampiezza mAp/2 a frequenza una componente di ampiezza mAp/2 a frequenza fp-fm nota come riga laterale inferiore.fp-fm nota come riga laterale inferiore.

una componente di ampiezza mAp/2 a frequenza una componente di ampiezza mAp/2 a frequenza fp+fm nota come riga laterale superiore.fp+fm nota come riga laterale superiore.

Lo spettro

Lo spettro di potenza si ricava da quello di Lo spettro di potenza si ricava da quello di ampiezza…ampiezza…

port

pplat

portpp

lat

ppport

Pm

R

Am

R

mAP

Pm

R

Am

R

mAP

R

A

R

AP

424

2/2/

424

2/2/

2

2/

2222

sup_

2222

inf_

22

La potenza totaleLa potenza totale

21

2

inf_sup_

mPPPPP portlatlatporttot

La potenza associata alla portante è maggiore rispetto a quella associata alle frequenze laterali, che trasportano l’informazione vera e propria. Quindi c’è uno spreco di potenza…

La banda associata al segnale modulato èLa banda associata al segnale modulato è

mmpmpAM fffffB 2

Modulante non sinusoidaleModulante non sinusoidale

Se la modulante non è sinusoidale, essa Se la modulante non è sinusoidale, essa presenterà uno spettro bilatero e continuo in presenterà uno spettro bilatero e continuo in base al teorema di Fourier.base al teorema di Fourier.

Le bande laterali presenti nello spettro del segnale Le bande laterali presenti nello spettro del segnale modulato vengono denominate banda laterale modulato vengono denominate banda laterale inferiore (inferiore (Lower side BandLower side Band) e banda laterale ) e banda laterale superiore (superiore (Upper side bandUpper side band).).

Lo spettro…Lo spettro…

fmaxfmin

fmin-fp fp fmax+fp

Abbiamo le seguenti caratteristiche:Abbiamo le seguenti caratteristiche:

Spettro costituito da bande laterali e da Spettro costituito da bande laterali e da una riga alla frequenza della portanteuna riga alla frequenza della portante

Segnali corrispondenti alle bande laterali Segnali corrispondenti alle bande laterali aventi lo stesso contenuto informativoaventi lo stesso contenuto informativo

Banda pari a circa due volte la banda della Banda pari a circa due volte la banda della modulante (Bmodulante (BAM=2fmax)

Potenza associata alla portante molto Potenza associata alla portante molto elevata ( sprecata!)elevata ( sprecata!)