Ele 04_25 Modulazione

MODULAZIONE
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La trasmissione dell’informazione
 Comunicare
(scambiare informazione) è sempre
stato importantissimo: sapere e far sapere…
 Nel corso della storia questo problema è stato
risolto con i mezzi a disposizione di ogni epoca:
linguaggio orale, tam-tam , segnali di fumo,
messaggeri, linguaggio scritto, piccioni
viaggiatori, servizio postale, telegrafo ottico,…,
telegrafo elettrico, telefono, radio, TV, satelliti,
fibre ottiche, GSM, internet,.…
 Oggi si può misurare lo sviluppo di un paese
guardando le sue reti di comunicazione….
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Telecomunicazioni
Per trasportare informazione occorre darle un
supporto (suono, carta, segnale elettrico,…) e poi
trasportare quello
 Il segnale elettrico si è rivelato di gran lunga il
miglior supporto : è velocissimo, viaggia anche nel
vuoto (…), lo sappiamo produrre, trattare ed
elaborare in maniera assai sofisticata
 Oggi lo studio delle telecomunicazioni tratta
sostanzialmente della trasmissione, ricezione ed
elaborazione di segnali elettrici (elettromagnetici,
ottici) che contengono informazioni

3
Canali
 Per
trasportare (trasmettere) un segnale elettrico
serve un mezzo di trasmissione : filo conduttore,
cavo elettrico, etere, …
 Il mezzo deve poter trasmettere tutto il segnale
ovvero tutte le sue possibili frequenze (banda)
 Spesso il mezzo di trasmissione ha una banda
passante molto maggiore della banda occupata da
un singolo segnale (che spreco !)
 Dunque lo stesso mezzo può (deve) trasportare più
segnali contemporaneamente (canali)
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Separare i segnali
 L’importante
è che sia sempre possibile separare i
diversi segnali perciò :
 se sono presenti contemporaneamente dovranno
avere frequenze diverse, occupare bande diverse
(FDM)
 se hanno le stesse frequenze, occupano la stessa
banda, dovranno essere presenti in tempi diversi
(TDM)

(dominio del tempo e dominio della frequenza….)
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TDM





La multiplazione a divisione di tempo (TDM) consiste
nell’usare il mezzo alternativamente, in rapida rotazione, un
po’ per ciascun canale (con commutatori selettori)
verrà così trasmesso un ‘collage’ fatto con ‘pezzetti’ di ogni
segnale a rotazione ….che a destinazione saranno di nuovo
separati con commutatori distributori….
Ogni segnale ha a disposizione tutto il mezzo, tutta la banda
solo per una parte del tempo...
È intuitivo che la densità di informazione nel segnale
‘collage’ è maggiore di quella di ogni singolo canale, le
frequenze che contiene saranno maggiori e perciò occuperà
una banda più larga…(la somma ?)
studieremo questa tecnica più avanti….
6
FDM

La multiplazione a divisione di frequenza (FDM) consiste
invece nell’usare il mezzo contemporaneamente per tutti i
segnali, assegnando loro frequenze diverse

I vari segnali sono quindi separabili mediante filtri passa
banda (circuiti risonanti…)

Ogni segnale ha quindi a disposizione una parte di banda
(larga come la propria) per tutto il tempo

Anche in questo caso la banda totale sarà maggiore della
banda di ogni singolo canale… (stavolta poi è la somma !)

Ma come si fa a far avere al segnale frequenze che non
ha ?
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Adattare il segnale
 Anche
perché, oltre a quanto già detto, accade che:
 Le caratteristiche del mezzo di trasmissione
dipendono sempre dalle frequenze in gioco: alcune
viaggiano bene, altre male (attenuazione, rumore,
ecc.)
 Pertanto, normalmente il segnale elettrico
informativo, così come è, non è adatto alla
trasmissione sul mezzo o sul canale a disposizione
 Bisogna dunque adattarlo (cambiargli frequenze)
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Modulare
 Questa
operazione, lo spostare (aumentare) di
frequenza il segnale informativo (senza perdere o
alterare l’informazione che contiene), il traslarne
la banda (FDM), si chiama
modulazione
 e,
come abbiamo visto, si modula per sfruttare al
meglio le risorse (banda) a disposizione e/o per
adattare il segnale al mezzo di trasmissione
 La
modulazione a suddivisione di tempo (TDM)
viene chiamata anche multiplazione
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Esempio : la Radio
 Si
pensi solamente alle trasmissioni radio,
se non si modulasse:
 Ci sarebbe un solo canale (freq. audio)
 Per ascoltare quell’unico canale (!) ci
vorrebbero antenne enormi (100 Km)
 Ci
sarebbero altri problemi ma mi pare che
basti….
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Cosa significa modulare ?
 Modulare
significa modificare qualche
parametro di un segnale detto
– PORTANTE
(alta freq.)
in funzione di un altro segnale detto
– MODULANTE
 Cosa
(bassa freq.)
c’entra tutto ciò ?
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C’entra, c’entra….
 Se
per portante prendiamo un segnale che
viaggia bene nel canale a disposizione (che
ha quindi le frequenze giuste)
 e per modulante prendiamo il segnale
informativo abbiamo risolto il problema:
 Dopo la modulazione, la portante modulata
continuerà a viaggiare bene su quel canale
ma conterrà e porterà con sé l’informazione
del segnale modulante !
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Demodulazione
 Ovviamente,
per ogni tipo di modulazione che
viene operata nel trasmettitore, dovremo operare
la corrispondente demodulazione nel ricevitore
 alla
fine di tutto questo processo riavremo così il
segnale informativo di partenza
 Dunque
sia per suddividere la banda (FDM) che
per suddividere il tempo (TDM), si deve modulare
e demodulare
 Trasmissioni
più rari...
senza modulazione sono casi sempre
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Tipi di modulazione
 A seconda
della natura analogica o digitale
(impulsiva) dei due segnali, portante e
modulante, si hanno quattro casi:
 Segnali
analogici su portanti analogiche (FDM)
 Segnali
digitali su portanti analogiche (FDM)
 Segnali
analogici su portanti impulsive (TDM)
 Segnali
digitali su portanti impulsive (TDM)
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Portanti tipiche

Ovviamente la
portante analogica per
eccellenza è una
sinusoide.

La tipica portante
impulsiva è un’onda
quadra (rettangolare).
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Modulanti tipici
 Il
classico segnale
modulante analogico è un
segnale audio (a volte
semplificato ancora in
una sinusoide a freq.
audio)
 Il
più semplice segnale
modulante digitale è
un’onda quadra
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yt   A sent   
Ampiezza, frequenza, fase
 Una
portante sinusoidale (ma non è molto
diverso il caso di portante impulsiva) può
essere modificata ( modulata )
sostanzialmente in tre parametri:
 Ampiezza
 Frequenza
 Fase
– Le modulazioni che agiscono dentro l’argomento del
seno si chiamano modulazioni angolari
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Modulazioni di ampiezza
 Modulare
in ampiezza significa far variare
l’ampiezza della portante in funzione del
segnale modulante
 la frequenza e la fase della portante
resteranno invariate e l’informazione sta
nella ampiezza che varia nel tempo
 vedremo
vari modi di modulare in ampiezza
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Modulazioni angolari
 Modulare
in frequenza (fase) significa far
variare la frequenza (fase) della portante in
funzione del segnale modulante
 l’ampiezza
della portante resterà invariata e
l’informazione sta nella frequenza (fase)
che varia nel tempo
 mentre
frequenza e ampiezza sono indipendenti,
frequenza e fase vengono accomunate perché….
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f = ’

Frequenza e fase di una sinusoide sono grandezze naturalmente
legate fra loro: la fase è l’angolo, la frequenza è la velocità
angolare ossia l’angolo fratto il tempo…allora...
 La
frequenza è la derivata della fase

Quindi anche le due modulazioni relative saranno legate dallo
stesso rapporto e dunque.…

Modulare in frequenza con un certo segnale equivale a
modulare in fase con l’integrale di quel segnale
e viceversa

modulare in fase con un certo segnale equivale a modulare in
frequenza con la derivata di quel segnale
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Segnali analogici su portanti analogiche
(modulazioni classiche)
 Modulazioni
–
–
–
–
di ampiezza
DSB-SC
DSB-TC
SSB
VSB
 Modulazioni
angolari
– FM
– PM
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Segnali digitali su portanti analogiche
 ASK
 FSK
 PSK
 QAM
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Segnali analogici su portanti impulsive
 PAM
 PFM
 PPM
 PWM
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Segnali digitali su portanti impulsive
 PCM
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Quadro sinottico modulazioni
 Analog.analog.(class.)
–
–
–
–
–
–
DSB-SC (DSB)
DSB-TC (AM)
SSB
VSB
FM
PM
 Digit.impuls.
– PCM
 Digit.analog.
–
–
–
–
ASK
FSK
PSK
QAM
 Analog.impuls.
–
–
–
–
PAM
PFM
PPM
PWM
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Fine
(Modulazione)
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