I.P.S.I.A. di BOCCHIGLIERO

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1 I.P.S.I.A. di BOCCHIGLIERO a.s. 2012/2013 -classe IV- Materia: Elettronica Telecomunicazioni ed Applicazioni Alunna: Pedace Giusy prof. Ing. Zumpano Luigi

2 TEOREMA DI FOURIER Il teorema di FOURIER serve a passare da un segnale nel dominio del tempo allo stesso segnale nel dominio della frequenza. Essa si basa sul fatto che un segnale variabile nel tempo con andamento periodico si puó approssimare mediante la somma di più segnali sinusoidali di frequenza, fase ed ampiezza. ANALIZZATORE DI RETE Quando all'ingresso di unsistema LINEARE si applica un segnale sinusoidale di ampiezza costante e frequenza variabile la sua risposta in frequenza caratterizza il comportamento del sistema. TRASMETTITORE A MODULAZIONE DIRETTA Lo schema dipende dal tipo di applicazione. Molto conosciuti sono i trasmettitori utilizzati nelle trasmissioni radio e televisivi, nei collegamenti a microonde ed in altri numerosi servizi. I trasmettitori a modulazione diretta convertono direttamente il segnale modulante LF in segnale modulato sotto forma S d i EGNALE RF A RADIOFREQUENZA. Il processo di modulatore consiste nel trasferimento di un segnale del campo delle basse frequenze al campo di frequenza del segnale portante. L'oscillatore è l'elemento fondamentale di un trasmettitore in quando genera la frequenza portante. La sua configurazione circuitale dipende dalla frequenza di funzionamente. INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI La forma d'onda del segnale d'uscita VCO dipende dalla frequenza. Il VCO genera un'onda quadra che filtrata da un filtro passa basso avente frequenza di taglio prestabilita. Più alta é la frequenza del VCO, maggiore é il numero di armoniche eliminatoe dal filtro passa basso per cui la forma d'onda assume sempre piú un andamento sinusoidale. Al di sopra delle frequenze di taglio del filtro, l'ampiezza del segnale diminuisce. Quando il VCO funziona a bassa frequenza, vengono eliminate poche armoniche e come segnale d'uscita si ottiene un'onda quadra. SOVRAPPOSIZIONE LINEARI E BATTENTI Si consideri la sovrapposizioni di 2 oscillazioni di frequenza f1 ed f2. Mediante il teorema della somma tale sovrapposizione si puó esprimere sotto forma di prodotto. Il prodotto contiene 2 oscillazioni di frequenza: fl=(f2-f1) : 2 e fn=(f1-f2) : 2.

3 IL MODULATORE I segnali LF non si possono irradiare direttamente sotto forma di onde elettromagnetiche. Per questo motivo, prima di inviarli all'antenna, bisogna convertirai in segnali ad alta frequenza. La conversione da LF in segnali idonei del canale di trasmissione viene eseguita dalmodulatore. Il ricevitore esegue la conversione inversa dettademodulazione. La modulazione migliora anche l'efficienza del sistema di comunicazione perché permette di utilizzare lo stesso mezzo di trasmissione per inviare contemporaneamente messaggi diversi (multiplazione a divisione di frequenza). La modulazione consiste nel variare un parametro della portante in funzione del segnale che contiene l'informazione. MODULAZIONE AM A DOPPIA BANDA LATERALE Si consideri il prodotto di 2 segnali sinusoidale. Per determinare il segnale risultante vedere il teorema della somma. In questo modo è piú facile interpretare la composizione dello spettro. Esso non contiene piú le frequenze dei segnali d'ingresso, ma contiene la loro somma e la loro differenza. Contrariamente al fenomeno dei battenti, ora le frequenze delle righe del segnale d'uscita sono completamente diverse da quelle dei segnali d'ingresso. La somma che genera i battimenti é un'operazione lineare. Basata sul principio di sovrapposizione degli effetti. Il prodotto é un operazione non lineare perció non si puó usare il principio. Generatore del segnale DSB AM Lo spettro del segnale all'uscita del moltiplicatore non contiene le righe dello spettro dei segnali d'ingresso. Contiene, invece, due nuove righe situate in corrispondenza della somma e delle 2 frequenze. Quando le frequenze f1 è f2 dei segnali soddisfano alla condizione f1<<f2 si ha una modulazione di ampiezza con soppressione della portante. Lo spettro del segnale AM contiene 2 righe laterali, la riga L SB (banda laterale inferiore in posizione invertita) e la rigau SB (banda laterale superiore in posizione normale). Le due bande laterali contengono le righe dello spettro, del segnale informazione, ad esse é dovuto il nomedsb AM attribuito a questo tipo di modulazione. Se le spettro del segnale modulante LF occupa un intervallo di frequenza compreso tra fe e fh per il segnale AM é necessaria una lunghezza di banda B AM= 2 fh. LSB sta per "Lower Side Band" nel dominio della frequenza, la banda laterale inferiore LSB si trova sotto la frequenza della portante. USB sta per "Upper Side Band" nel dominio della frequenza, la banda laterale superiore USB si trova sopra la frequenza della portante. DSB sta per "Double Side Band" la modulazione di ampiezza a doppia banda é un metodo molto usato nei collegamenti radio. Non bisogna trasmettere sempre senza portante A volte, é necessario che il segnale AM trasmesso contenga anche la portante (o una parte di essa) in modo che il ricevitore sia in grado di eseguire l'operazione di DEMODULAZIONE. Il Segnale portante viene generato dal trasmettitore in diverse maniere: 1. Aggiungendo la portante alle due bande laterali mediante un circuito sommatore.

4 2. Utilizzando un segnale LF ed una componente DC. In questo modo, all'uscita del circuito moltiplicatore é disponibile anche la portante. Per semplicitá si prende in considerazione la prima soluzione. Oltre alle bande laterali LSB ed USB, lo spettro contiene anche la riga della portante a frequenza fc. TRAPEZIO DI MODULAZIONE Il trapezio di modulazione é un altro metodo grafico utilizzato per determinare la profondità di modulazione m. Se per esempio risulta: A = 6,5 div e B = 3 div, іl valore dell іndіce dі modulazіone allora ѕarà: MODULAZIONE AM (SSB) A BANDA LATERALE UNICA L'informazione che si vuole trasmettere risiede tutta in una delle due bande laterali del segnale AM DSB, mentre la potenza trasmessa é distribuita sulla portantee su entrambe le bande laterali. Inoltre, il segnale DSB richiede un larghezza di banda doppia di quella occupata dall'informazione. Questo significa che conviene trasmettere solo una banda laterale del segnale DSB detta MODULAZIONE SSB singola banda laterale unica. Sopprimento una delle due bande laterali con un filtro di caratteristiche opportune si può trasmettere soltanto l'altra banda laterale. L'eliminazione di una delle due bande laterali si ottiene confliltro i SSB teoricamente, ai limiti della banda la curva di risposta del filtro dovrebbe avere pendenza infinita. Peró, se la portante serve a sincronizzare il demo modulatore, non si puó sopprimere completamente. Il segnaleam con banda laterale residuarappresenta un caso particolare un caso di modulazione SSB.

5 Il filtro SSB serve a generare il segnale AM a banda laterale unica; é un filtro passa alto che elimina la banda laterale inferiore e permette di trasmettere la banda USB. Il segnale AM con banda residua permette di usare un filtro SSB la cui curva di risposta, nella zona di taglio, presenta una modesta pendenza. COMPLETAMENTO DEL SEGNALE AM RISPETTO AI DISTURBI Le interferenze introdotte dal mezzo di trasmissione possono alterare il segnale utile. Alcune cause di disturbo sono dovuti ad esempio alle scariche atmosferiche (temporali). Questi disturbi influiscono in modo particolare sull'ampiezza del segnale per cui, in presenza di disturbi non é consigliabile utilizzare la modulazione AM. La frequenza, invece, risente pochissimo della presenza dei disturbi, pertanto, la modulazione FM é una valida alternativa per realizzare trasmissioni ad alta fedeltá. Una scarica luminosa produce una breve, ma intensa circolazione di corrente (piú di 200KA). Essa genera una interferenza sotto forma di onda elettromagnetica che si estende in un vasto campo di frequenza.

6 MODULAZIONE DI FREQUENZA (FM) La modulazione di frequenza (FM) e la modulazione di fase (PM) si basano entrambe sul criterio della modulazione angolare. Nella modulazione PM il segnale modulante LF influisce sull'angolo di fase della portante, mentre nella modulazione FM il segnale, influisce sulla frequenza della portante.nel corso della trattazione si prenderá in considerazione la modulazione FM perchè è quella commerciante piú importante. La modulazione AM é una modulazione di tipo lineare. GENERAZIONE DEL SEGNALE FM Di solito i modulatori FM sono chiamati oscillatori controllati in tensione o VCOs. In base al tipo di VCO anche l'andamento della caratteristica R(Uin) la cui pendenza determina il coefficiente del modulatore. Applicando il segnale modulante all'ingresso di controllo del VCO, in uscita si ottiene il segnale modulato in frequenza. I segnali FM sono particolarmente interessanti a causa della complessivitá del loro spettro. Per questo motivo, é opportuno fare un esame dei segnali FM sia nel dominio del tempo che della frequenza. PARAMETRI DELLO SPETTRO DEL SEGNALE FM Lo spettro é caratterizzato dalle seguenti grandezze: indice di modulazione; deviazione di frequenza; larghezza di banda di Carson; coefficiente di espansione della larghezza di banda.

7 INDICE DI MODULAZIONE E COMPORTAMENTO RISPETTO AI DISTURBI L'indice di modulazione è inversamente proporzionale alla frequenza FM del segnale modulante. Per questo motivo con altri valori della frequenza FM, si ha un basso valore del l'indice di modulazione. L'orientamento peró é di fare in modo che l'indice di modulazione rimanga costante al variare della frequenza. Mediante il circuito preenfasi si aumenta l'ampiezza dei segnali in alta frequenza in modo da aumentare l'indice di modulazione. Per riportare i segnali ad alta frequenza al loro effettivo valore, é necessario inserire nel ricevitore un opportuno circuito di deenfasi. Poiché alla modulazione FM il rapporto segnale/rumore peggiora con i segnali ad alta frequenza, il circuito di preenfasi serve a migliorare il comportamento del sistema rispetto ai disturbi. MODULAZIONE DIGITALE Una informazione si puó trasmettere commutando le oscillazioni della portante in condizione on ed off. Questo processo di commutazione costituisce un tipo di codifica digitale. Inizialmente, la modulazione digitale é stata usata in telegrafia con il codice Morse. Attualmente, la modulazione trova largo impiego in moltissime applicazioni in

8 cui si utilizzano segnali numerici, collegamenti radio e sia collegamenti via modems. Anche nella modulazione digitale, si interviene sul segnale portante con variazioni di ampiezza, frequenza e fase, pertanto, ci sono 3 forme diverse di modulazione: 1. MODULAZIONE DIGITALE DI AMPIEZZA (ASK) 2. MODULAZIONE DIGITALE DI FREQUENZA (FSK) 3. MODULAZIONE DIGITALE DI FASE (PSK) La modulazione digitale di una portante sinusoidale si esegue con un interruttore elettronico. Il processo di commutazione influisce sensibilmente sullo spettro del segnale modulato. Nella modulazione digitale di ampiezza(ask) la trasmissione dell'informazione si basa sulla presenza o sull l'assenza del segnale portante; Nella modulazione digitale di frequenza(fsk) l'informazione viene trasmessa attraverso due valori della frequenza portante. Con questo metodo si ha la possibilitá di riconoscere le interruzioni della trasmissione. Nella modulazione digitale di fase(psk) l'informazione viene inserita in due diversi valori di fase della portante. La modulazione PSK é influenzata pochissimo dai disturbi.

9 Per eseguire i vari esperimenti sulla modulazione AM abbiamo usato una scheda COM3LA sulla modulazione AM.