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DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 20081 TELECOMUNICAZIONI 3.Trasmissione analogica dei segnali. Prof. Tozzi Gabriele – ITIS G. Marconi - Verona.

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1 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno TELECOMUNICAZIONI 3.Trasmissione analogica dei segnali. Prof. Tozzi Gabriele – ITIS G. Marconi - Verona

2 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Riferimenti 1)Gabriele Tozzi – Libroquaderno di Elettronica e Telecomunicazioni, Vol. 3 – Ed. Associazione Gente del Marconi – (Testo adottato dallITIS 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, )D. Tomassini, Corso di Telecomunicazioni, Thecna Ed., 2003.

3 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Sitografia 1)www.ilmondodelletelecomunicazioni.it/fibr e_file/fibre.htm 2)www2.ing.unipi.it/~d7384/com_ottiche/cap 1Frm.html 3) 4) 5) infocom.uniroma1.it 6) 7)

4 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno TELECOMUNICAZIONI 3.Trasmissione analogica dei segnali

5 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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

6 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona 3.1 Trasmissione in banda base e in banda traslata.

7 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Banda base Un segnale, nella maggior parte dei casi, presenta un maggior contenuto energetico in prossimità delle frequenze più basse, ossia la sua banda B S (= f 2 -f 1 ) è concentrata in bassa frequenza (BF).

8 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Trasmissione in banda base Se la banda passante del canale, B P, è anchessa concentrata alle BF (canale di tipo passa- basso, comè 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).

9 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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 passa- banda (come nella maggioranza dei casi), la banda B S deve essere traslata di una certa quantità: si ottiene così una trasmissione in banda traslata. approfondimento

10 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Modulazione Loperazione 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, B s, deve risultare completamente contenuta nella banda passante del canale,B P.

11 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Sistema trasmissivo SCHEMA DI UN SISTEMA TRASMISSIVO IN BANDA BASE E IN BANDA TRASLATA.

12 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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, lestrazione dellinformazione (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.

13 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona 3.2 Modulazione di ampiezza

14 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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. glossario

15 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno La modulazione di ampiezza Nella trasmissione analogica esistono due metodi per trasferire sulla portante sinusoidale le caratteristiche del segnale modulante: variare lampiezza della portante ( Modulazione di ampiezza); variare largomento della portante, sottoforma di frequenza o fase ( Modulazione angolare). La rappresentazione dei segnali: modulante (sinusoide), portante, modulato è la seguente: approfondimento

16 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Linviluppo La curva che si ottiene unendo i punti di picco delle oscillazioni modulate costituisce linviluppo del segnale modulato, che coincide con la forma donda del segnale modulante. approfondimento

17 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno La demodulazione La demodulazione o rivelazione AM e loperazione che riporta lo spettro del segnale modulante nella sua posizione originaria (banda base). In ricezione, grazie al demodulatore, sarà estratto linviluppo (= informazione), pertanto il demodulatore prende il nome di rivelatore a inviluppo.

18 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno I tre segnali nel tempo Le funzioni del tempo dei segnali modulante, portante e modulato sono le seguenti: Segnale modulante: v m (t) = V m cos(2πf m t) dove f m = Segnale portante: v p (t) = V p cos(2πf p t) dove f p = Segnale modulato: v AM (t) = V AM cos(2πf p t) = approfondimento

19 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Indice di modulazione e spettri Si definisce Indice di modulazione la quantità: m = m = 0 assenza di modulazione; m = 1 modulazione totale. Lo spettro del s. modulato è formato dalla portante V p (priva di contenuto informativo) e da due righe spettrali, entrambe contenenti la stessa informazione ( spreco di banda). approfondimento

20 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Potenza del segnale modulato La maggior parte della potenza P t del segnale modulato è contenuta nella portante (P p ) e non nelle bande laterali (P L ) spreco di potenza: (R = carico sul quale si può ipotizzare sia dissipata la potenza del segnale modulato). Inoltre si ha: P L =

21 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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 f m, 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, f m1, f m2,…, f max. Il s. modulato presenterà uno spettro in cui le componenti laterali sono costituite dalle righe del s. modulante, collocate simmetricamente rispetto alla portante.

22 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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 f min a f max ) 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 = 2f max. approfondimento

23 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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). E in grado di produrre un segnale modulato che ha lo stesso contenuto informativo di quello ottenuto con lAM, 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 lottenimento del segnale informativo originario (processo di demodulazione). Se si usa la DSB occorre pertanto, in ricezione, ricostruire la portante mediante un oscillatore locale.

24 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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).

25 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona 3.3 Modulazione angolare

26 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno La modulazione angolare Nella modulazione angolare di una portante sinusoidale, langolo (argomento) della portante varia in funzione dellampiezza del segnale modulante. La rappresentazione del segnale modulato angolarmente è la seguente: v ang (t) = V p cosφ(t) = V p cos[2πf p t + θ(t)] dove φ(t) è langolo 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.

27 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Modulazione di frequenza Consiste nel variare, istante per istante, la frequenza della portante sinusoidale in funzione del valore del segnale modulante.

28 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Il segnale FM in funzione del tempo Lespressione della frequenza del segnale modulato in funzione della modulante è la seguente: dove ω m = 2πf m è la pulsazione della modulante. Parametri caratteristici della FM: k f = costante di proporzionalità che caratterizza la sensibilità del modulatore [Hz/V] k f v m (t) = Δf = = deviazione di frequenza prodotta sulla portante. m f = = indice di modulazione approfondimento

29 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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:

30 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Formula di Carson Dalla formula di Carson si nota che allaumentare della frequenza f m della modulante, aumenta la banda B FM del segnale modulato. Nel caso di modulante non sinusoidale lanalisi spettrale diventa complessa, tuttavia la formula di Carson è ancora valida se riferita alla frequenza massima, f max, contenuta nella modulante. approfondimento

31 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Potenza del segnale modulato Poiché il s. modulato varia in frequenza ma non in ampiezza, e dipendendo dallampiezza la potenza media di un segnale sinusoidale, ne segue che: P FM = potenza del segnale modulato in frequenza = P p = potenza della portante non modulata = V p 2 /2R, dove R = resistenza di carico. Tale potenza rimane costante ma si distribuisce sulle componenti laterali in maniera dipendente da m f.

32 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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 sullampiezza piuttosto che sulla frequenza istantanea. LSNR in FM supera quello in AM di un fattore pari circa a 100 (20 dB in potenza). Ciò giustifica lutilizzo della FM per le trasmissioni Hi-Fi. approfondimento

33 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Modulazione di fase Consiste nel variare, istante per istante, la fase della portante sinusoidale in funzione del valore del segnale modulante:

34 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Il segnale PM in funzione del tempo Lespressione della fase del segnale modulato in funzione della modulante è la seguente: θ(t)=θ p + k φ v m (t)=θ p + k φ V m cos(ω m t)= =θ p +Δθcos(ω m t) = θ p + k f v m (t)dt k φ rappresenta la sensibilità del modulatore di fase Δθ è la deviazione di fase, ossia la massima variazione di fase prodotta dalla PM sulla portante. k φ V m = m φ = indice di modulazione di fase. approfondimento

35 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Banda e SNR del segnale PM La banda del segnale modulato in fase è data dalla formula di Carson: B PM = 2f m (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 B PM ).

36 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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:

37 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona 3.4 Modulazione impulsiva

38 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Modulazioni non codificate e codificate La modulazione impulsiva consiste nel variare un parametro (ampiezza, durata o posizione) degli impulsi di una portante impulsiva (treno dimpulsi), 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)

39 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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

40 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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.

41 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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.

42 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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 linformazione e trasmessa impiegando impulsi elettrici di uguale ampiezza il cui contenuto informativo risiede nel codice degli impulsi stessi.

43 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona 3.5 Da segnale analogico a numerico - Codifica PCM

44 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Da segnale analogico a numerico Il progressivo miglioramento delle tecnologie digitali, a costi sempre più convenienti, ha determinato la crescente digitalizzazione dellinformazione analogica, che consente i seguenti e ben noti vantaggi:

45 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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.

46 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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.

47 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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.

48 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Sistema di trasmissione PCM

49 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Sistema di trasmissione PCM

50 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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 f camp = 8 kHz. La codifica avviene a 8 bit, quindi con 2 8 = 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: F c =n·f camp =8·8000=64 kbit/s.

51 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Trama primaria del PCM telefonico Lo standard europeo CEPT ha previsto di inserire, nellintervallo di campionamento T C (detto trama), 30 canali fonici + 2 canali di servizio destinati allallineamento e alla segnalazione. La trama risulta così suddivisa in 32 intervalli, denominati intervalli di canale o time slot (IT), IT0IT31, ciascuno della durata di 125/32=3,9 μs.

52 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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).

53 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Il segnale PCM musicale Hi-Fi Dato il grado di fedeltà richiesto si opera con n=16 bit di codifica, corrispondenti a 2 n = 2 16 = livelli. Inoltre la frequenza di cifra vale F c = n·f camp = 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).

54 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Approfondimenti

55 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Esempi di trasmissione in b. traslata 1. Tasmissione radio. Per poter irradiare efficacemente lenergia elettromagnetica, lantenna del trasmettitore deve avere dimensioni (d) paragonabili alla lunghezza donda λ del segnale da trasmettere. Essendo λ=c/f, più piccola è la frequenza f del segnale, maggiore sarà la lunghezza donda λ del segnale e quindi le dimensioni dellantenna. Ad esempio: una frequenza di 1 kHz corrisponderebbe a λ = c/f = 3·10 8 /1000 = 300 km!, per cui occorrerebbe unantenna di dimensioni irrealizzabili. È chiaro che allora conviene traslare i segnali originari a frequenze più elevate, in modo da ridurre le dimensioni dellantenna. Es: con f = 100 MHz si ha λ = 3 m.

56 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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

57 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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. torna

58 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Definizioni torna 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 linformazione 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 dalloperazione di modulazione, che deve essere compatibile con le caratteristiche del mezzo trasmissivo.

59 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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 dellinformazione da trasmettere; d) la qualità di trasmissione desiderata. Modulazioni lineari e non lineari torna

60 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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 C 2 -R 2 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 C 1 -R 1 è disposto in modo da ottenere un filtro passa basso con il compito più importante di estrapolare linviluppo dal segnale modulato. torna

61 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Sovramodulazione Affinché linviluppo del segnale modulato abbia lo stesso andamento dellinformazione da trasmettere, deve essere m<1 (ossia < 100%). Se m>1 (> 100%) si ha sovramodulazione. In tal caso linviluppo risulta notevolmente distorto e in ricezione non è possibile una ricostruzione fedele dellinformazione. Normalmente m 40%. torna

62 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Radiodiffusione FM Nelle radiodiffusioni FM si ha Δf = 75 kHz, f m = 15 kHz, m f = 5 B FM = 180 KHz (>> B AM ). Pertanto il sistema FM è allocato a più alte frequenza rispetto a quello AM: frequenza delle portanti da 88 a 108 MHz.

63 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Preenfasi e deenfasi LSNR in FM viene ulteriormente migliorato di almeno 10 dB grazie ai procedimenti di preenfasi e deenfasi: La preenfasi è lamplificazione delle alte frequenze del segnale modulante prima della modulazione, allo scopo di diminuire lincidenza del rumore, maggiormente presente in AF. La deenfasi è lattenuazione delle alte frequenze, in maniera complementare, dopo la demodulazione. torna

64 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno Similitudine tra FM e PM Lespressione 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 delloperatore matematico integrale (). Inoltre, se gli indici di modulazione m φ e m f 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). torna

65 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno La nascita della tecnica PCM Nel 1937 lingegnere 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 linformazione impiegando impulsi elettrici di uguale ampiezza, in cui però il contenuto informativo risiedesse nel codice degli impulsi stessi. 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 allinvenzione del transistor, le tecniche numeriche conobbero uno sviluppo notevolissimo, tuttora in corso. torna A. Reevs

66 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno 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.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. 2.MANTENIMENTO, cioè la memorizzazione dei campioni affinché siano disponibili per tutto il tempo necessario alla successiva codifica. 3.QUANTIZZAZIONE (= discretizzazione della ampiezza), ossia passare dagli infiniti valori analogici dellampiezza del campione agli L livelli, quindi L–1 intervalli, con cui viene suddiviso tutto il range dellampiezza. 4.CODIFICA, che prevede lassociazione di un codice binario a n bit a ciascuno degli L livelli. Vale la seguente relazione: nlog 2 L. torna

67 DISTRETTO FORMATIVO ROBOTICA - Verona giugno torna


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