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Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO 13 MODULAZIONI Modulazioni Lineari Modulazioni Angolari Rumore nelle Modulazioni Distorsioni/Interferenze.

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1 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO 13 MODULAZIONI Modulazioni Lineari Modulazioni Angolari Rumore nelle Modulazioni Distorsioni/Interferenze

2 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO 13.2 MODULAZIONE OPERAZIONE NON TEMPO-INVAR. => non si puo applicare teoria SLTI ESEMPIO : NON ESISTE LA DI UN MODULATORE. = PORTANTE = SEGNALE MODULANTE = SEGNALE MODULATO

3 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO 13.3 MODULAZIONI LINEARI LO SPETTRO DEL SEGNALE MODULANTE VIENE TRASLATO IN FREQUENZA SENZA SUBIRE ALTERAZIONI. MODULAZIONI ANGOLARI IL SEGNALE x(t) MODULA L ANGOLO DELLA PORTANTE UN SEGNALE MODULATO (LINEARMENTE O ANGOLARMENTE) PUO ESSERE SCRITTO COME : SEGNALE PASSA-BANDA LO SPETTRO SI TROVA IN UN INTORNO DI

4 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO 13.4 RICHIAMI SULLA TRASFORMATA DI FOURIER ESEMPI :

5 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO 13.5 SEGNALI PASSA-BANDA

6 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO 13.6 LA E QUINDI COSTITUITA DA UNA PARTE CHE STA INTORNO A E DA UNA PARTE CHE STA INTORNO A. SI DEFINISCE COME SEGNALE LOW-PASS EQUIVALENTE LA PARTE DEL SEGNALE BAND-PASS ATTORNO A TRASLATA PERO ATTORNO ALLO ZERO :

7 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO 13.7 NEL TEMPO SI HA : DATA LA RAPPRESENTAZIONE INIZIALE IN POLARE E LA SI PUO SCRIVERE : DA UNA RAPPRESENTAZIONE BAND-PASS SI PUO COSTRUIRE UNA RAPPRESENTAZIONE LOW-PASS E VICEVERSA. SEGNALE COMPLESSO

8 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO 13.8 IL PASSAGGIO ALLA RAPPRESENTAZIONE LOW-PASS E COMODO PER I CALCOLI, MA TALE RAPPRESENTAZIONE E VIRTUALE (NON ESISTE IN PRATICA). ANCHE SE IN GENERALE CONSIDERIAMO x bp (t) REALE, x lp (t) E IN GENERALE COMPLESSA EQUIVALENTE BAND-PASS LOW-PASS : H lp (f)=EQUIVALENTE PASSA-BASSO DI H bp (f) OTTENUTO TRASLANDO H lp (f) (f>=0) DI (-f c ): H lp (f)=H bp (f+f c ) u(f+f c ) SI PUO LAVORARE SULL EQUIVALENTE LOW-PASS. OVVERO:

9 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO 13.9 DA y lp (t) Si PUO RICAVARE, COME VISTO PRIMA, y bp (t) NOTA : - SI PUO AVERE UNA STESSA RAPPRESENTAZIONE LOW-PASS PER TANTE RAPPRESENTAZIONI BAND-PASS (SE VARIA SOLO ). - CAMPIONANDO IL SEGNALE LOW-PASS SI RISPARMIA SUL NUMERO DI CAMPIONI (ALMENO 2 W ). IL SEGNALE E PERO COMPLESSO E QUINDI IL NUMERO DI CAMPIONI EALMENO DI 2·(2 W ) (numeri reali).

10 Laurea Ing. EO/IN/BIO; D.U. Ing EO 13.9bis ES.: EQUIVALENTE PASSA-BASSO A(t) A c T=10 -3 s t [s] 500 Hz AcT AcT f [Hz] Hz10 6 Hz f [Hz ] Hz10 6 Hz f [Hz] 1000 Hz X lp (f) f [Hz] X bp (f)

11 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE AM (AMPLITUDE MODULATION) : SEGNALE MODULANTE (MESSAGGIO) :PORTANTE : INDICE DI MODULAZIONE (0< 1) :AMPIEZZA PORTANTE

12 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO SPETTRO AM MODULAZIONE AM IPOTESI : SE LA DINAMICA DI x(t) NON RISPETTA L IPOTESI NORMALIZZAZIONE DEL SEGNALE. QUESTO PERCHE IN AM SI LAVORA CON QUANTITA FRA ZERO ED UNO IN VALORE ASSOLUTO.

13 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE AM ESEMPIO x(t) +1 1 A c cos ( c t) viene modulato da (1+µx(t)) nellintervallo [0,2]

14 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO =1 >1 INVERSIONE DI FASE x(t) = -1 1+µx(t)[1+µx(t)] 1 x(t) = -1 x(t) = -1

15 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE AM SPETTRO SEGNALE AM +

16 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO SPETTRO AM LIMITANDOCI ALLE >0 : : RIGA DI PORTANTE : SEGNALE TRASLATO INTORNO ALLA PORTANTE 2W OCCUPAZIONE DI BANDA B T =2W 0 W X(f) f

17 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO NOTA 1) SOLITAMENTE SIAMO INTERESSATI ALLA POTENZA INTESA COME POTENZA MEDIA, CIOÈ ALLA MEDIA DEL SEGNALE AL QUADRATO: MEDIA TEMPORALE PER SEGNALI DETERMINISTICI MEDIA DI INSIEME (STATISTICA) PER SEGNALI ALEATORI 2)NEL LUCIDO SEGUENTE É STATA CONSIDERATA LA MEDIA TEMPORALE, SU UN INTERVALLO, DI x C 2 (t). ANCHE CONSIDERANDO LA MEDIA STATISTICA E{x C 2 (t)}SI OTTIENE LO STESSO RISULTATO. IN QUESTO CASO SI IPOTIZZA: E{x C 2 (t)}=0, f C >>W, E FASE CASUALE DEL COSENO.

18 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE AM POTENZA NELLA AM N.B.

19 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO POTENZA NELLA AM CON POTENZA DEL SEGNALE x(t) POTENZA DELLA PORTANTE N.B. Per un Segnale Aleatorio

20 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO POTENZA AM CON : LA E SULLA CI CONVIENE ALZARE IL PIU POSSIBILE ( 1 ) PER AVERE PIU POTENZA DOVE CE IL SEGNALE. POTENZA BANDA LATERALE (SIDE-BAND) Lower SideBand (LSB) Upper SideBand (USB)

21 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO POTENZA AM AL LIMITE DI OTTENIAMO : FINISCE SULLA PORTANTE!!!

22 ES. : POTENZA AM Laurea Ing EO/IN/BIO D.U. Ing EO 13.20bis 1 T=1µs Binario Casuale 1 T=10 -6 s Sx=1Sx=1 Banda del segnale modulato Potenza del segnale modulato

23 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE DSB (DOUBLE SIDE BAND) ABBIAMO VISTO CHE NELLA MODULAZIONE AM SPRECAVAMO POTENZA SULLA PORTANTE (50%). POTREMMO PENSARE DI ELIMINARE LA RIGA DI PORTANTE NELLA AM : BASTA ELIMINARE L 1 (CHE GENERA LA RIGA DI PORTANTE NELLO SPETTRO AM) OVVIAMENTE NON POSSO PIÙ USARE LINVILUPPO DEI MASSIMI DEL COSENO MODULATO, IN FASE DI DEMODULAZIONE.

24 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE DSB OCCUPAZIONE DI BANDA =

25 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO POTENZA NELLA DSB N.B. E UGUALE AL CASO AM CON =1 NON CONSIDERANDO LA

26 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE DSB PER COME E STATA DEFINITA NON POTRO USARE DEMODULATORE DI INVILUPPO (IL SEGNALE DSB PUO AVERE INVERSIONI DI FASE) DOVREMO USARE DEMODULATORI COERENTI N.B. UNA DELLE DUE BANDE LATERALI NON SERVE Lower Side Band (LSB)Upper Side Band (USB)

27 Laurea Ing EO/IN/BIO D.U. Ing EO NOTA SIA AM CHE DSB SONO NELLA FORMA DI CONSEGUENZA : PER AM E DSB INOLTRE :

28 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE SSB (SINGLE SIDE BAND) E LA MODULAZIONE LINEARE PIU COMPLESSA CONCETTUALMENTE. LA MOTIVAZIONE E QUELLA DI AVERE NEL SEGNALE MODULATO LA SOLA BANDA CHE CONTIENE TUTTA L INFORMAZIONE SUL SEGNALE. NELLA DSB SPRECAVAMO UNA BANDA LATERALE.

29 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE SSB PER COSTRUIRE IL SEGNALE SSB POSSO PENSARE DI FAR PASSARE IL SEGNALE DSB IN UN FILTRO PASSA BANDA CHE ELIMINA UNA BANDA LATERALE. SSB DSB

30 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE SSB MEDIANTE IL PRECEDENTE FILTRO BP REALIZZO UNA USSB. SE USO UN FILTRO BP DEL TIPO :. PROBLEMA : MI SERVE UN FILTRO BP IN ALTA FREQUENZA. Upper Single Side Band Modulation USSB Lower Single Side Band Modulation LSSB ƒ OPPURE REALIZZO UNA LSSB SE USO UN FILTRO BP DEL TIPO:

31 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE SSB SE ƒ c >100W FILTRO BP IN ALTA FREQUENZA E MOLTO DIFFICILE DA REALIZZARE (FILTRO A SPILLO IN HF). LA PORTANTE PUO ESSERE DELL ORDINE DEI MHz, BANDA SEGNALE DELL ORDINE DEI kHz. SI PUO ALLORA USARE LO SCHEMA BASATO SULLO SHIFT DI FASE (PHASE-SHIFT METHOD).

32 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO FILTRO IN QUADRATURA TRASFORMATA DI HILBERT DEFINIAMO PRIMA IL FILTRO IN QUADRATURA: RICORDIAMO CHE LA TRASFORMATA DI HILBERT DI SI OTTIENE FILTRANDO x(t) CON UN FILTRO IN QUADRATURA H Q (ƒ)

33 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO ESEMPIO DI TRASFORMATA DI HILBERT LA TRASFORMATA DI HILBERT DEL COS SI RICAVA FACILMENTE OSSERVANDO LA PROPRIETA DI SHIFT DI FASE DEL FILTRO IN QUADRATURA. IN PARTICOLARE UNO SHIFT DI SUL COS PRODUCE :

34 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE SSB APPLICHIAMO LA TEORIA DELLEQUIVALENTE PASSA-BASSO: H BP (ƒ) H lp (ƒ) SI OTTIENE CON IL FILTRO IN QUADRATURA PER H lp (ƒ) H Q (ƒ) j

35 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U.Ing EO MODULAZIONE SSB RESTA DA VEDERE COME SI PUO GENERARE A QUESTO PUNTO UTILIZZIAMO LA TEORIA DELLA RAPPRESENTAZIONE EQUIVALENTE PASSA-BASSO:

36 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO N.B. ABBIAMO UNA COMPONENTE IN FASE ED UNA IN QUADRATURA. A QUESTO PUNTO PER COSTRUIRE UN MODULATORE SSB RESTA SOLO DA VEDERE COME GENERARE -ƒ c ƒcƒc ƒ H bp (ƒ) Ha le simmetrie ben note…….

37 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULATORE SSB A SHIFT DI FASE LPF sfasatore USSB ~ a media nulla N.B.:Limpiego dello sfasatore e del prodotto per sen e cos combinati consentono di realizzare SSB (non occorre moltiplicare per j come nel lucido 13.34)

38 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE SSB N.B. E UN FILTRO NON CAUSALE !!!!!

39 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE SSB FILTRO IN QUADRATURA E NON CAUSALE PER RENDERLO REALIZZABILE DOVREMO LIMITARLO IN AMPIEZZA E RITARDARLO E TRONCARLO NEL TEMPO. E DIFFICILE AVERE PENDENZA SULLA f=0 (DEVO AVERE UN RACCORDO PIU DOLCE). LA CONTINUA E DIFFICILE DA TRATTARE NELLA SSB.

40 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULAZIONE SSB REALIZZAZIONE PRATICA DI UN FILTRO IN QUADRATURA : ESEMPIO : TRASFORMATA DI HILBERT

41 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO NOTA IN OGNI CASO LA MODULAZIONE SSB NON E ADATTA (PERCHE DISTORCE) PER SEGNALI CON COMPONENTI SIGNIFICATIVE A FREQUENZE ATTORNO A 0. ES. IL SEGNALE VOCALE VA BENE: SE SI USA UN FILTRO BP CON BANDA PASSANTE (ƒ c -W,ƒ c ) OPPURE (ƒ c,ƒ c +W) 2ß DEVE ESSERE NON MOLTO MINORE DELL 1% DI ƒ c REGOLA PRATICA LA DISTORSIONE ALLE BASSE FREQUENZE SI HA ANCHE CON LO SCHEMA DEL PHASE - SHIFT METHOD ( DIFFICILE H Q (ƒ) VERTICALE PER ƒ=0) ƒ X(ƒ) BUCO ALLE BASSE FREQUENZE (ß)

42 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO POTENZA SSB LO SPETTRO DI UN SEGNALE MODULATO SI PUO PENSARE EQUIVALENTE A QUELLO DI UN SEGNALE DSB PREVIA ELIMINAZIONE DI UNA DELLE DUE BANDE LATERALI. CIASCUNA BANDA LATERALE PORTA META DELLA POTENZA (VEDI SIMMETRIA DEL MODULO DELLO SPETTRO IN BANDA BASE), QUINDI: OCCUPAZIONE DI BANDA AVENDO SOPPRESSO UNA DELLE DUE BANDE LATERALI, LOCCUPAZIONE DI BANDA IN TRASMISSIONE COINCIDE CON QUELLA IN BANDA BASE: X c (ƒ) ƒ -(ƒ c +W)-ƒ c +ƒ c (ƒ c +W)

43 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULATORE AM IL CONDENSATORE SERVE A FILTRARE VIA LA CONTINUA LPF ~

44 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO MODULATORE DSB LPF ~ BPFN.L ~

45 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO RIASSUNTO FORMA GENERALE SEGNALE MODULATO LINEARMENTE:

46 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO DEMODULATORI 2 CATEGORIE : DEMODULATORE DI INVILUPPO VA BENE SOLO PER AM CON DEMODULATORE COERENTE PUO ESSERE USATO SEMPRE. FORMA GENERALE SEGNALE MODULATO : DI INVILUPPO COERENTE (SINCRONO)

47 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO DEMODULATORI COERENTI LPF ~ A 0 cos c t

48 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO DEMODULATORI COERENTI IL LPF FILTRA E PERCHE IL CONDENSATORE FILTRA LA CONTINUA :

49 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO DEMODULATORI COERENTI L ASPETTO PIU IMPORTANTE E LA SINCRONIZZAZIONE PLL PLL=PHASE LOCKED LOOP : PERMETTE DI SINCRONIZZARE L OSCILLATORE LOCALE SULLA PORTANTE. L OSCILLATORE SARA UN VCO (VOLTAGE CONTROLLED OSC.) ~

50 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO CENNI SULLA DEMODULAZIONE AM SE 1 ALLORA L INVILUPPO DEL SEGNALE MODULATO SEGUE x(t). MA ALLORA PER DEMODULARE CI BASTA ESTRARRE L INVILUPPO DA. SI PARLA DI DEMODULATORE DI INVILUPPO N.B. : QUESTO VALE SE 1. CON >1 DEVO USARE DEMODULATORI PIU COMPLESSI (COERENTI).

51 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO DEMODULATORI DI INVILUPPO D 1 RADDRIZZA (PASSA SEMIONDA >0)

52 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO DEMODULATORI DI INVILUPPO IL GRUPPO RC TENDE A MANTENERE IL SEGNALE ANCHE DURANTE LA DISCESA POSSO AGGIUNGERE UN ALTRO RC PER FILTRARE UN PO LE SCARICHE. SCARICHE RC

53 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO DEMODULATORI DI INVILUPPO TOGLIE LA CONTINUA FILTRA LA SEGHETTATURA N.B. NON E NECESSARIO. IN FASE DI DEMODULAZIONE CONOSCERE ESATTAMENTE LA

54 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO; MODULAZIONE VSB (VESTIGIAL SIDE BAND- BANDA LATERALE VESTIGIALE) +W -W Y(ƒ) ƒ y(t) segnale modulante LO SCOPO E QUELLO DI CONSENTIRE DI RICOSTRUIRE, IN DEMODULAZIONE, ANCHE LE COMPONENTI DELLO SPETTRO A BASSA FREQUENZA, SENZA DISTORSIONE, OCCUPANDO POCO PIÙ DELLA BANDA DELLA SSB.

55 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing EO CENNO SU MODULAZIONE C+VSB (CARRIER VSB) SE ESEGUIAMO UNA MODULAZIONEVSB SUL SEGNALE MODULATO AM : LA PORTANTE RESIDUA FACILITA LA SINCRONIZZAZIONE IN FASE DI DEMODULAZIONE. C+VSB

56 Laurea Ing EO/IN/BIO; D.U. Ing. EO; Segnale Modulato DSB Filtro Vestigiale Regione di transizione a simmetria DISPARI rispetto a nel senso che salita e discesa attorno a devono essere complementari per consentire la demodulazione corretta Segnale VSB BANDA IN TRASMISSIONE La Demodulazione deve essere SINCRONA rispetto alla frequenza Segnale Demodulato


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