Segnale modulato

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TELECOMUNICAZIONI
3.Trasmissione
analogica dei segnali.
Prof. Tozzi Gabriele – ITIS G. Marconi - Verona
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Riferimenti
1) Gabriele Tozzi – Libroquaderno di Elettronica e
Telecomunicazioni, Vol. 3 – Ed. Associazione
Gente del Marconi – 2006. (Testo adottato
dall’ITIS G. Marconi, Verona).
2) Bellini S., Elementi di teoria dei segnali, 1983,
Città Studi.
3) Tanenbaum A., Architettura dei Computer - Un
approccio strutturato, 2000, Utet Libreria.
4) F. Marino, Telecomunicazioni, Voll. 1-2, Ed.
Marietti Scuola, 2002.
5) D. Tomassini, Corso di Telecomunicazioni, Thecna
Ed., 2003.
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Sitografia
1) www.ilmondodelletelecomunicazioni.it/fibr
e_file/fibre.htm
2) www2.ing.unipi.it/~d7384/com_ottiche/cap
1Frm.html
3) www.comunicazioni.it
4) www.det.unifi.it
5) infocom.uniroma1.it
6) www.ing.unibs.it
7) www.federica.unina.it
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TELECOMUNICAZIONI
3.Trasmissione
analogica dei segnali
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3. Trasmissione analogica dei segnali
3.1 – Trasmissione in banda base e
in banda traslata.
3.2 – Modulazione di ampiezza.
3.3 – Modulazione angolare.
3.4 – Modulazione impulsiva.
3.5 – Da analogico a numerico
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3.1 Trasmissione in banda
base e in banda traslata.
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Banda base
• Un segnale, nella maggior parte dei casi,
presenta un maggior contenuto energetico
in prossimità delle frequenze più basse,
ossia la sua banda BS (= f2-f1) è concentrata
in bassa frequenza (BF).
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Trasmissione in banda base
• Se la banda passante del
canale, BP, è anch’essa
concentrata alle BF
(canale di tipo passabasso, com’è nel caso
del cavo a coppie
simmetriche in rame), il
segnale può essere
direttamente trasmesso
in quel canale senza
subire alterazioni.
• Si ottiene, così, una
trasmissione in banda
base (dal nome della
banda originariamente
occupata dal segnale).
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Trasmissione in banda traslata
• Nel caso in cui, invece, il
mezzo trasmissivo
presenti caratteristiche
diverse da quelle del
segnale da trasmettere,
p.e. sia di tipo passabanda (come nella
maggioranza dei casi),
la banda BS deve essere
traslata di una certa
quantità: si ottiene così
una trasmissione in
banda traslata.
approfondimento
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Modulazione
• L’operazione mediante la quale si effettua la traslazione, cioè si
adattano le caratteristiche del segnale a quelle del mezzo
trasmissivo, prende il nome di modulazione.
• Per avere una corretta trasmissione la banda del segnale, Bs, deve
risultare completamente contenuta nella banda passante del
canale,BP.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Sistema trasmissivo
• SCHEMA DI UN SISTEMA TRASMISSIVO IN BANDA BASE
E IN BANDA TRASLATA.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
MOdulatore-DEModulatore
• In linea di principio il processo di modulazione consiste in una
moltiplicazione tra il segnale modulante e il segnale portante. Tale
operazione e’ ottenuta mediante dispositivi chiamati modulatori.
• In ricezione, l’estrazione dell’informazione (segnale modulante) dal
segnale modulato avviene tramite il processo della demodulazione,
per mezzo di un dispositivo chiamato demodulatore.
• Se la modulazione permette di effettuare la traslazione di banda in
zone a frequenza più elevata, la demodulazione, attraverso un
filtro passa-basso (LPF) consente di riportare la banda nella sua
posizione originaria.
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3.2 Modulazione di
ampiezza
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Tipi di modulazione
•
La classificazione delle modulazioni può prendere in considerazione:
 Il tipo di segnale informativo (segnale modulante):
 Modulante analogica  Modulazione analogica.
 Modulante numerica  Modulazione numerica.
 Il segnale ad alta frequenza che realizza la traslazione di banda (segnale
portante):
 Portante impulsiva  Modulazione impulsiva.
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glossario
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
La modulazione di ampiezza
•
•
Nella trasmissione analogica esistono due metodi per trasferire sulla
portante sinusoidale le caratteristiche del segnale modulante:
 variare l’ampiezza della portante ( Modulazione di ampiezza);
 variare l’argomento della portante, sottoforma di frequenza o fase (
Modulazione angolare).
La rappresentazione dei segnali: modulante (sinusoide), portante, modulato è
la seguente:
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approfondimento
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
L’inviluppo
• La curva che si ottiene unendo i punti di
picco delle oscillazioni modulate costituisce
l’inviluppo del segnale modulato, che
coincide con la forma d’onda del segnale
modulante.
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approfondimento
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
La demodulazione
• La demodulazione o rivelazione
AM e’ l’operazione che riporta lo
spettro del segnale modulante
nella sua posizione originaria
(banda base).
• In ricezione, grazie al
demodulatore, sarà estratto
l’inviluppo (= informazione),
pertanto il demodulatore prende il
nome di rivelatore a inviluppo.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
I tre segnali nel tempo
•
Le funzioni del tempo dei segnali
modulante, portante e modulato sono
le seguenti:

Segnale modulante: vm(t) = Vmcos(2πfmt) dove fm=

Segnale portante: vp(t) = Vpcos(2πfpt) dove fp=

Segnale modulato:
1
Tm
1
Tp
vAM(t) = VAMcos(2πfpt) = [Vp + Vm cos(2fmt)]cos(2fp t)




ampiezza
mod ulata
f ase
della
por tan te
approfondimento
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Indice di modulazione e spettri
• Si definisce Indice di
modulazione la quantità:
m=
Vm
Vp
 m = 0  assenza di
modulazione;
 m = 1  modulazione
totale.
• Lo spettro del s. modulato
è formato dalla portante Vp
(priva di contenuto
informativo) e da due righe
spettrali, entrambe
contenenti la stessa
informazione ( spreco di
banda).
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approfondimento
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Potenza del segnale modulato
• La maggior parte della potenza Pt del
segnale modulato è contenuta nella
portante (Pp) e non nelle bande laterali (PL)
 spreco di potenza:
Pt = Pp + 2PL =
Vp
2
Vp
(
2
2R
+2
Vm 2
)
2
2R
=
Vp
2
2R
+2
(mVp )2
8R
=
2
m2 Vp
m2
+
= Pp (1 +
)
2R
2 2R
2
(R = carico sul quale si può ipotizzare sia dissipata la potenza del segnale
modulato).
2
m
• Inoltre si ha: PL=
Pp
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
AM con modulante non sinus. ma periodica
•
Se il s. modulante non è sinusoidale, il suo spettro non sarà costituito da
una riga alla frequenza fm, bensì saranno possibili due casi:
1.1 Segnale non sinusoidale ma periodico. In questo caso il segnale è
sviluppabile in serie di Fourier e lo spettro consisterà in una serie di righe,
fm1, fm2,…, fmax. Il s. modulato presenterà uno spettro in cui le componenti
laterali sono costituite dalle righe del s. modulante, collocate
simmetricamente rispetto alla portante.
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AM con modulante non sinus. e aperiodica
• 1.2 Segnale non sinusoidale e aperiodico. In questo caso
lo spettro del s. modulante, ottenibile con la Trasformata di
Fourier, è continuo (banda di frequenze da fmin a fmax) e non
a righe.
• Il s. modulato sarà costituito dalla portante associata alle due
bande laterali, inferiore (BLI) e superiore (BLS) collocate
simmetricamente rispetto alla portante, con banda = 2fmax.
approfondimento
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AM-DSB
•
Per ovviare all’ inefficienza di potenza e di banda tipici della AM
sono stati introdotti due sistemi, denominati DSB e SSB.

2.1 DSB (Double Side Band, Doppia Banda laterale).


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E’ in grado di produrre un segnale modulato che ha lo stesso
contenuto informativo di quello ottenuto con l’AM, in cui però la
portante è soppressa ( risparmio di potenza in trasmissione).
Tuttavia se la fase trasmissiva risulta agevolata, la fase di
ricezione risulta penalizzata, in quanto la portante è utile in
ricezione per l’ottenimento del segnale informativo originario
(processo di demodulazione). Se si usa la DSB occorre pertanto, in
ricezione, ricostruire la portante mediante un oscillatore locale.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
AM-SSB

2.2 SSB (Single Side Band, Banda Laterale Unica).

Consiste, oltre che nella soppressione della portante, nella
trasmissione di una sola banda laterale (quella inferiore o quella
superiore), senza alcuna perdita di informazione.

Si ottiene così una banda occupata uguale alla metà della banda
ottenuta con la AM.

Attualmente la tecnica SSB è la più usata. Per passare dalla DSB
alla SSB si può usare un filtro passa-banda (BPF).
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3.3 Modulazione angolare
DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
La modulazione angolare
• Nella modulazione angolare di una portante
sinusoidale, l’angolo (argomento) della portante
varia in funzione dell’ampiezza del segnale
modulante.
• La rappresentazione del segnale modulato
angolarmente è la seguente:
vang(t) = Vpcosφ(t) = Vpcos[2πfpt + θ(t)]
dove φ(t) è l’angolo istantaneo del segnale
modulato e θ(t) è la fase del segnale modulato.
• La modulazione angolare può assumere due
denominazioni diverse: modulazione di
frequenza e modulazione di fase.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Modulazione di frequenza
• Consiste nel variare, istante per istante, la
frequenza della portante sinusoidale in
funzione del valore del segnale modulante.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Il segnale FM in funzione del tempo
• L’espressione della frequenza del segnale modulato in
funzione della modulante è la seguente:
dove ωm = 2πfm è la pulsazione della modulante.
• Parametri caratteristici della FM:
 kf = costante di proporzionalità che caratterizza la
sensibilità del modulatore [Hz/V]
 kfvm(t) = Δf =
d
= deviazione di frequenza prodotta
dt
sulla portante.
f
 mf =
= indice di modulazione
fm
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approfondimento
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Spettro e banda del FM
• In basso è rappresentato un esempio di spettro del segnale
modulato in frequenza.
• La Formula di Carson è una formula approssimata che
consente di quantificare la larghezza di banda FM ed è data
dalla seguente relazione:
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Formula di Carson
• Dalla formula di Carson si nota che
all’aumentare della frequenza fm
della modulante, aumenta la banda
BFM del segnale modulato.
• Nel caso di modulante non
sinusoidale l’analisi spettrale diventa
complessa, tuttavia la formula di
Carson è ancora valida se riferita alla
frequenza massima, fmax, contenuta
nella modulante.
approfondimento
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Potenza del segnale modulato
• Poiché il s. modulato varia in frequenza ma non in
ampiezza, e dipendendo dall’ampiezza la potenza
media di un segnale sinusoidale, ne segue che:
PFM = potenza del segnale modulato in
frequenza = Pp = potenza della portante non
modulata = Vp2 /2R, dove R = resistenza di
carico.
• Tale potenza rimane costante ma si distribuisce
sulle componenti laterali in maniera dipendente
da mf .
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Vantaggio della FM
• Il vantaggio fondamentale della modulazione FM
rispetto alla AM è il più favorevole SNR (Signal Noise
Ratio): infatti il rumore, sommandosi al segnale modulato, ha
un effetto maggiore sull’ampiezza piuttosto che sulla
frequenza istantanea.
• L’SNR in FM supera quello in AM di un fattore pari circa a 100
(20 dB in potenza). Ciò giustifica l’utilizzo della FM per le
trasmissioni Hi-Fi.
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approfondimento
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Modulazione di fase
• Consiste nel
variare,
istante per
istante, la
fase della
portante
sinusoidale in
funzione del
valore del
segnale
modulante:
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Il segnale PM in funzione del tempo
• L’espressione della fase del segnale
modulato in funzione della modulante è
la seguente:
θ(t)=θp+ kφvm(t)=θp+ kφVmcos(ωmt)=
=θp+Δθcos(ωmt) = θp+
∫kfvm(t)dt
 kφ rappresenta la sensibilità del modulatore di fase
 Δθ è la deviazione di fase, ossia la massima
variazione di fase prodotta dalla PM sulla portante.
 kφVm = mφ = indice di modulazione di fase.
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approfondimento
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Banda e SNR del segnale PM
• La banda del segnale modulato in fase
è data dalla formula di Carson:
BPM = 2fm(Δθ+1)
• Il SNR è peggiore in PM che in FM.
Se si vuole pareggiare il conto con la
FM occorre aumentare Δθ a spese
della occupazione di banda (aumenta
BPM).
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Da PM a FM e viceversa
• Si può ottenere una modulazione di
frequenza inserendo un integratore tra il
s. modulante, m(t), e il modulatore PM.
• Si può ottenere una modulazione di fase
anteponendo un derivatore ad un
modulatore FM:
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
3.4 Modulazione impulsiva
DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Modulazioni non codificate e codificate
•
•
La modulazione impulsiva consiste nel variare un
parametro (ampiezza, durata o posizione) degli
impulsi di una portante impulsiva (treno d’impulsi),
in funzione dei valori (campioni) prelevati dalla
modulante, a intervalli regolari, nel rispetto della
condizione di Shannon.
Le modulazioni impulsive di utilizzo pratico si
dividono in:
Modulazioni non codificate:
 PAM (Pulse Amplitude Modulation)
 PWM (Pulse Width Modulation)
 PPM (Pulse Position Modulation)
 Modulazioni codificate:
 PCM (Pulse Code Modulation)

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PAM
• Il segnale modulato presenta impulsi la cui
ampiezza varia in modo proporzionale al
valore dei campioni del segnale modulante.
• La frequenza della portante impulsiva
coincide con la frequenza di campionamento.
approfondimento
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
PWM
• La larghezza (durata) degli impulsi, tutti della
stessa ampiezza, varia in funzione del segnale
modulante.
• La tecnica di modulazione PWM trova impiego nel
campo dei sistemi di controllo industriale a catena
chiusa.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
PPM
• La posizione degli impulsi varia in funzione del
segnale modulante. Ampiezza, larghezza,
frequenza rimangono costanti.
• Il segnale PPM è ottenuto dal segnale PWM che
viene inviato all’ ingresso di un multivibratore
monostabile.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
PCM
• Tutti e tre i sistemi di modulazione (PAM, PWM
e PPM) sono analogici, nel senso che
ampiezza, durata e posizione degli impulsi
modulati variano con continuità.
• Pertanto, nei confronti del rumore presentano
tutti gli inconvenienti tipici dei sistemi analogici.
• Per questo oggigiorno viene impiegata la
tecnica di trasmissione PCM (Pulse Code
Modulation, modulazione ad impulsi
codificati), in cui l’informazione e’ trasmessa
impiegando impulsi elettrici di uguale ampiezza
il cui contenuto informativo risiede nel codice
degli impulsi stessi.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
3.5 Da segnale analogico
a numerico - Codifica PCM
DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Da segnale analogico a numerico
Il progressivo miglioramento
delle tecnologie digitali, a costi
sempre più convenienti, ha
determinato la crescente
digitalizzazione
dell’informazione analogica,
che consente i seguenti e ben
noti vantaggi:
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Vantaggi della digitalizzazione
1. Maggior immunità ai disturbi.
2. Gestione mediante circuiti integrati digitali e
perfetta compatibilità con la tecnologia dei
microprocessori.
3. Utilizzo di sistemi di multiplazione a
divisione di tempo (TDM) più affidabili di
quelli a divisione di frequenza (FDM).
4. Inserimento nel segnale numerico di
informazioni addizionali e creazione quindi di
un servizio a valore aggiunto.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Dalla PAM alla PCM
• La PCM non è
altro che un tipo
particolare di
conversione
A/D, di cui il
segnale PAM
costituisce la
prima fase,
ossia il segnale
analogico
campionato.
• Seguirà poi il
processo di
quantizzazione
e codifica.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Sistema di trasmissione PCM
• La tecnica PCM ha soppiantato
completamente i sistemi di
trasmissione analogica ed è
sicuramente la tecnica più utilizzata
per la trasmissione delle
informazioni telefoniche.
• Nelle due figure seguenti sono
rappresentati due schemi a blocchi di
un sistema trasmissivo PCM ad 1
solo canale.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Sistema di trasmissione PCM
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Sistema di trasmissione PCM
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Il PCM telefonico
•
•
•
Siccome la banda del segnale telefonico arriva fino a 3400 Hz, la minima frequenza con
cui dobbiamo campionare il segnale è, per il criterio di Nyquist, di 2·3400 = 6800 Hz.
Tenendo conto dei margini necessari per il filtraggio, è stata scelta una fcamp= 8 kHz.
La codifica avviene a 8 bit, quindi con 28 = 256 livelli di quantizzazione, che consentono
un rapporto S/N di circa 35 dB, più che accettabile per una conversazione telefonica.
La frequenza di cifra del segnale PCM telefonico è dunque: Fc=n·fcamp=8·8000=64 kbit/s.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Trama primaria del PCM telefonico
• Lo standard europeo CEPT ha previsto di inserire,
nell’intervallo di campionamento TC (detto trama),
30 canali fonici + 2 canali di servizio destinati
all’allineamento e alla segnalazione.
• La trama risulta così suddivisa in 32 intervalli,
denominati intervalli di canale o time slot (IT),
IT0IT31, ciascuno della durata di 125/32=3,9 μs.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Il segnale PCM musicale Hi-Fi
• Nei sistemi audio ad alta
fedeltà, i segnali audio sono
registrati in PCM.
• La banda del segnale musicale
Hi-Fi va, circa, da 20 Hz a 20
kHz, pertanto la frequenza di
campionamento deve essere
(per il criterio di Nyquist)
maggiore di 40 kHz.
• È stata scelta una frequenza
standard di 44,1 kHz per il
Compact Disk Digital Audio
(CD) e di 48 kHz per il Digital
Audio Tape (DAT).
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Il segnale PCM musicale Hi-Fi
• Dato il grado di fedeltà
richiesto si opera con
n=16 bit di codifica,
corrispondenti a 2n = 216 =
65536 livelli. Inoltre la
frequenza di cifra vale Fc =
n·fcamp = 16·44100 =
705,6 kbit/s.
• Essendo il segnale
stereofonico (2 canali), la
velocità di trasmissione dei
bit sarà 2· 705,6 =
1411,2 kbit/s, pari a
176,4 kbyte/s (velocità
1x dei lettori CD-ROM).
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Approfondimenti
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Esempi di trasmissione in b. traslata
1. Tasmissione radio.
Per poter irradiare efficacemente l’energia
elettromagnetica, l’antenna del trasmettitore deve
avere dimensioni (d) paragonabili alla lunghezza
d’onda λ del segnale da trasmettere.
Essendo λ=c/f, più piccola è la frequenza f del segnale, maggiore
sarà la lunghezza d’onda λ del segnale e quindi le dimensioni
dell’antenna. Ad esempio: una frequenza di 1 kHz corrisponderebbe
a λ = c/f = 3·108/1000 = 300 km!, per cui occorrerebbe un’antenna
di dimensioni irrealizzabili.
È chiaro che allora conviene traslare i segnali originari a frequenze
più elevate, in modo da ridurre le dimensioni dell’antenna. Es:
con f = 100 MHz si ha λ = 3 m.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Esempi di trasmissione in b. traslata
2) Trasmissione multipla di segnali a divisione di frequenza
(FDM).
Un altro motivo per poter traslare lo spettro dei segnali originari è
quello di poter trasmettere non solo il segnale in banda base ma
più segnali, traslando opportunamente gli spettri per evitare che
interferiscano tra loro
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Esempi di trasmissione in b. traslata
3) Trasmissione numerica su linea telefonica.
Qualora si voglia trasmettere un segnale numerico su
linea telefonica, originariamente progettata per
convogliare il segnale analogico vocale (banda di
segnale e di canale compresa tra 300 e 3400 Hz)
occorrerà effettuare una traslazione di banda, sia
pure di piccola entità.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Definizioni
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
AM = Amplitude Modulation.
FM = Frequency Modulation.
PM = Phase Modulation.
PAM = Pulse Amplitude Modulation (Modulazione di ampiezza degli
impulsi).
PWM = Pulse Width Modulation (Modulazione della Durata degli impulsi).
PCM = Pulse Code Modulation.
PPM = Pulse Position Modulation (Modulazione della Posizione degli
impulsi).
ASK = Amplitude Shift Keying ( a spostamento di ampiezza).
FSK = Frequency Shift Keying (a spostamento di frequenza).
PSK = Phase Shift Keying ( a spostamento di fase).
Segnale modulante = è il segnale elettrico in banda base, di banda BWS,
che contiene l’informazione da trasmettere.
Segnale portante (carrier) = è il segnale elettrico, alla frequenza fp, sul
quale è “caricato” il segnale modulante.
Segnale modulato = è il segnale risultante dall’operazione di
modulazione, che deve essere compatibile con le caratteristiche del mezzo
trasmissivo.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Modulazioni lineari e non lineari
• Sia le modulazioni analogiche che quelle numeriche possono essere
suddivise in modulazioni lineari e non lineari:
 Le modulazioni lineari sono quelle in cui lo spettro del segnale
modulato e’ ottenuto semplicemente traslando lo spettro del segnale
modulante attorno alla frequenza della portante (AM, ASK, PSK),
 quelle non lineari sono quelle in cui lo spettro del segnale modulato e’
diverso da quello del segnale modulante e dipende dal tipo di
modulazione (FM, PM, FSK).
• Il tipo di modulazione da adottare dipende da vari fattori, tra i
quali:




a) il tipo di mezzo trasmissivo;
b) la distanza fra Trasmettitore e Ricevitore;
c) la natura dell’informazione da trasmettere;
d) la qualità di trasmissione desiderata.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Rivelatore ad inviluppo
Questo demodulatore è composto
da:
• un diodo che ha il compito di
eliminare la parte negativa del
segnale,
• da due condensatori e due
resistenze con il compito di
filtrare opportunamente il
segnale.
 Il gruppo C2-R2 costituisce un
filtro passa alto che lascia
passare le componenti del
segnale ad alta frequenza e
blocca invece quelle a bassa
frequenza: così facendo il
segnale viene traslato verso il
basso intorno a frequenza nulla.
 Viceversa il gruppo C1-R1 è
disposto in modo da ottenere un
filtro passa basso con il
compito più importante di
estrapolare l’inviluppo dal
segnale modulato.
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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Sovramodulazione
• Affinché l’inviluppo del segnale modulato abbia lo stesso andamento
dell’informazione da trasmettere, deve essere m<1 (ossia < 100%).
• Se m>1 (> 100%) si ha sovramodulazione. In tal caso l’inviluppo
risulta notevolmente distorto e in ricezione non è possibile una
ricostruzione fedele dell’informazione.
• Normalmente m ≈ 40%.
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61
DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona
Radiodiffusione FM
•
•
Nelle radiodiffusioni FM si ha Δf = 75 kHz, fm =
15 kHz, mf = 5  BFM = 180 KHz (>> BAM).
Pertanto il sistema FM è allocato a più alte
frequenza rispetto a quello AM: frequenza delle
portanti da 88 a 108 MHz.
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Preenfasi e deenfasi
• L’SNR in FM viene ulteriormente
migliorato di almeno 10 dB grazie ai
procedimenti di preenfasi e deenfasi:
 La preenfasi è l’amplificazione delle alte
frequenze del segnale modulante prima della
modulazione, allo scopo di diminuire
l’incidenza del rumore, maggiormente
presente in AF.
 La deenfasi è l’attenuazione delle alte
frequenze, in maniera complementare, dopo
la demodulazione.
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Similitudine tra FM e PM
•
L’espressione di un segnale PM con modulante
sinusoidale e’ del tutto simile a quella di un
segnale FM, a parte uno sfasamento di 90°
dovuto alla presenza dell’operatore matematico
“integrale” (∫).
•
Inoltre, se gli indici di modulazione mφ e mf sono
uguali, anche le armoniche dei segnali modulati
FM e PM assumono lo stesso valore e i due spettri
sono praticamente identici.
•
Se rappresentiamo la portante mediante un
vettore ruotante: in FM varia la velocità del
vettore, in PM varia la posizione angolare (fase).
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La nascita della tecnica PCM
• Nel 1937 l’ingegnere inglese A. Reevs,
membro della ITT Corporation con sede a
Parigi, giunse alla conclusione che per
risolvere i problemi relativi al rumore che
affliggevano la tecnica PAM, occorreva
trasmettere l’informazione impiegando impulsi
elettrici di uguale ampiezza, in cui però il
contenuto informativo risiedesse nel codice
degli impulsi stessi.
A. Reevs
• Un anno dopo Reevs brevettò la sua
invenzione, che prese il nome di PCM, Pulse
Code Modulation.
• Per 10 anni tale tecnica non fu competitiva,
ma dal 1948 in poi, grazie all’invenzione del
transistor, le tecniche numeriche conobbero
uno sviluppo notevolissimo, tuttora in corso.
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Pulse-Code Modulation (PCM)
La modulazione con codici a impulsi, o a impulsi codificati (PCM) è un
tipo particolare di conversione analogico/digitale.
Le operazioni fondamentali della trasformazione di un segnale da analogico a
digitale sono:
1.
2.
3.
4.
CAMPIONAMENTO (= discretizzazione del tempo), ossia prelievo da un
segnale continuo nel tempo di un adeguato numero di campioni a intervalli di
tempo regolari, cioè con una certa frequenza di campionamento , nel rispetto
della condizione di Shannon.
MANTENIMENTO, cioè la memorizzazione dei campioni affinché siano
disponibili per tutto il tempo necessario alla successiva codifica.
QUANTIZZAZIONE (= discretizzazione della ampiezza), ossia passare
dagli infiniti valori analogici dell’ampiezza del campione agli L livelli, quindi L–1
intervalli, con cui viene suddiviso tutto il range dell’ampiezza.
CODIFICA, che prevede l’associazione di un codice binario a n bit a ciascuno
degli L livelli. Vale la seguente relazione: n≥log2L.
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