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1 MODULAZIONE 2 La trasmissione dellinformazione sapere e far sapere… u Comunicare (scambiare informazione) è sempre stato importantissimo: sapere e.

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2 1 MODULAZIONE

3 2 La trasmissione dellinformazione sapere e far sapere… u Comunicare (scambiare informazione) è sempre stato importantissimo: sapere e far sapere… u 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,.… u Oggi si può misurare lo sviluppo di un paese guardando le sue reti di comunicazione….

4 3 Telecomunicazioni supporto u Per trasportare informazione occorre darle un supporto (suono, carta, segnale elettrico,…) e poi trasportare quello segnale elettrico u 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 telecomunicazioni segnali elettrici informazioni u Oggi lo studio delle telecomunicazioni tratta sostanzialmente della trasmissione, ricezione ed elaborazione di segnali elettrici (elettromagnetici, ottici) che contengono informazioni

5 4 Canali u Per trasportare (trasmettere) un segnale elettrico serve un mezzo di trasmissione : filo conduttore, cavo elettrico, etere, … banda u Il mezzo deve poter trasmettere tutto il segnale ovvero tutte le sue possibili frequenze (banda) banda passante u Spesso il mezzo di trasmissione ha una banda passante molto maggiore della banda occupata da un singolo segnale (che spreco !) canali u Dunque lo stesso mezzo può (deve) trasportare più segnali contemporaneamente (canali)

6 5 Separare i segnali u Limportante è che sia sempre possibile separare i diversi segnali perciò : FDM u se sono presenti contemporaneamente dovranno avere frequenze diverse, occupare bande diverse (FDM) TDM u se hanno le stesse frequenze, occupano la stessa banda, dovranno essere presenti in tempi diversi (TDM) u (dominio del tempo e dominio della frequenza….)

7 6 TDM TDM u La multiplazione a divisione di tempo (TDM) consiste nellusare il mezzo alternativamente, in rapida rotazione, un po per ciascun canale (con commutatori selettori) u verrà così trasmesso un collage fatto con pezzetti di ogni segnale a rotazione ….che a destinazione saranno di nuovo separati con commutatori distributori…. tutta la banda parte del tempo u Ogni segnale ha a disposizione tutto il mezzo, tutta la banda solo per una parte del tempo... u 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 ?) u studieremo questa tecnica più avanti….

8 7 FDM FDM u La multiplazione a divisione di frequenza (FDM) consiste invece nellusare il mezzo contemporaneamente per tutti i segnali, assegnando loro frequenze diverse u I vari segnali sono quindi separabili mediante filtri passa banda (circuiti risonanti…) parte di banda tutto il tempo u Ogni segnale ha quindi a disposizione una parte di banda (larga come la propria) per tutto il tempo u Anche in questo caso la banda totale sarà maggiore della banda di ogni singolo canale… (stavolta poi è la somma !) u Ma come si fa a far avere al segnale frequenze che non ha ?

9 8 Adattare il segnale u Anche perché, oltre a quanto già detto, accade che: u Le caratteristiche del mezzo di trasmissione dipendono sempre dalle frequenze in gioco: alcune viaggiano bene, altre male (attenuazione, rumore, ecc.) segnale elettrico informativonon è adatto u Pertanto, normalmente il segnale elettrico informativo, così come è, non è adatto alla trasmissione sul mezzo o sul canale a disposizione u Bisogna dunque adattarlo (cambiargli frequenze)

10 9 Modulare spostare frequenza traslarne la banda (FDM), modulazione u Questa operazione, lo spostare (aumentare) di frequenza il segnale informativo (senza perdere o alterare linformazione che contiene), il traslarne la banda (FDM), si chiama modulazione u 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 (TDM) multiplazione u La modulazione a suddivisione di tempo (TDM) viene chiamata anche multiplazione

11 10 Esempio : la Radio u Si pensi solamente alle trasmissioni radio, se non si modulasse: un solo canale u Ci sarebbe un solo canale (freq. audio) antenne enormi u Per ascoltare quellunico canale (!) ci vorrebbero antenne enormi ( 100 Km) u Ci sarebbero altri problemi ma mi pare che basti….

12 11 Cosa significa modulare ? modificare u Modulare significa modificare qualche parametro di un segnale detto PORTANTE – PORTANTE (alta freq.) in funzione di un altro segnale detto MODULANTE – MODULANTE (bassa freq.) u Cosa centra tutto ciò ?

13 12 Centra, centra…. portante viaggia benedisposizione u Se per portante prendiamo un segnale che viaggia bene nel canale a disposizione (che ha quindi le frequenze giuste) modulantesegnale informativo u e per modulante prendiamo il segnale informativo abbiamo risolto il problema: portante modulata viaggiare bene informazione segnale modulante u Dopo la modulazione, la portante modulata continuerà a viaggiare bene su quel canale ma conterrà e porterà con sé linformazione del segnale modulante !

14 13 Demodulazione modulazione trasmettitore demodulazionericevitore u Ovviamente, per ogni tipo di modulazione che viene operata nel trasmettitore, dovremo operare la corrispondente demodulazione nel ricevitore u alla fine di tutto questo processo riavremo così il segnale informativo di partenza u Dunque sia per suddividere la banda (FDM) che per suddividere il tempo (TDM), si deve modulare e demodulare u Trasmissioni senza modulazione sono casi sempre più rari...

15 14 Tipi di modulazione analogicadigitale portante modulante u A seconda della natura analogica o digitale (impulsiva) dei due segnali, portante e modulante, si hanno quattro casi: u Segnali analogici su portanti analogiche (FDM) u Segnali digitali su portanti analogiche (FDM) u Segnali analogici su portanti impulsive (TDM) u Segnali digitali su portanti impulsive (TDM)

16 15 u Ovviamente la portante analogica per eccellenza è una sinusoide. u La tipica portante impulsiva è unonda quadra (rettangolare). Portanti tipiche

17 16 Modulanti tipici u Il classico segnale modulante analogico è un segnale audio (a volte semplificato ancora in una sinusoidea freq. audio) u Il più semplice segnale modulante digitale è unonda quadra

18 17 Ampiezza, frequenza, fase modificata modulata u Una portante sinusoidale (ma non è molto diverso il caso di portante impulsiva) può essere modificata ( modulata ) sostanzialmente in tre parametri: u Ampiezza u Frequenza u Fase modulazioni angolari –Le modulazioni che agiscono dentro largomento del seno si chiamano modulazioni angolari

19 18 Modulazioni di ampiezza variare lampiezza u Modulare in ampiezza significa far variare lampiezza della portante in funzione del segnale modulante informazione ampiezza che varia nel tempo u la frequenza e la fase della portante resteranno invariate e linformazione sta nella ampiezza che varia nel tempo u vedremo vari modi di modulare in ampiezza

20 19 Modulazioni angolari variare la frequenza (fase) u Modulare in frequenza (fase) significa far variare la frequenza (fase) della portante in funzione del segnale modulante informazionefrequenza (fase) che varia nel tempo u lampiezza della portante resterà invariata e linformazione sta nella frequenza (fase) che varia nel tempo u mentre frequenza e ampiezza sono indipendenti, frequenza e fase vengono accomunate perché….

21 20 f = u Frequenza e fase di una sinusoide sono grandezze naturalmente legate fra loro: la fase è langolo, la frequenza è la velocità angolare ossia langolo fratto il tempo…allora... u La frequenza è la derivata della fase u Quindi anche le due modulazioni relative saranno legate dallo stesso rapporto e dunque.… frequenza fase con lintegrale u Modulare in frequenza con un certo segnale equivale a modulare in fase con lintegrale di quel segnale e viceversa fase frequenza con la derivata u modulare in fase con un certo segnale equivale a modulare in frequenza con la derivata di quel segnale

22 21 Segnali analogici su portanti analogiche (modulazioni classiche) u Modulazioni di ampiezza –DSB-SC –DSB-TC –SSB –VSB u Modulazioni angolari –FM –PM

23 22 Segnali digitali su portanti analogiche u ASK u FSK u PSK u QAM

24 23 Segnali analogici su portanti impulsive u PAM u PFM u PPM u PWM

25 24 Segnali digitali su portanti impulsive u PCM

26 25 Quadro sinottico modulazioni u Analog.analog.(class.) –DSB-SC (DSB) –DSB-TC (AM) –SSB –VSB –FM –PM u Digit.impuls. –PCM u Digit.analog. –ASK –FSK –PSK –QAM u Analog.impuls. –PAM –PFM –PPM –PWM

27 26 Fine (Modulazione)


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