Modulazioni di ampiezza

Documenti analoghi
Prova di AUTOVALUTAZIONE (novembre 2009). nota: l esame ha validità solo se incluso nel piano degli studi per l anno accademico corrente.

Corso di Laurea a Distanza in Ingegneria Elettrica Corso di Comunicazioni Elettriche. Modulazione A.A Alberto Perotti

Comunicazioni Elettriche Esercizi

La modulazione numerica

QUANTIZZAZIONE E CONVERSIONE IN FORMA NUMERICA. 1 Fondamenti Segnali e Trasmissione

8. Sistemi di Modulazione Numerica in banda-base. Modulo TLC:TRASMISSIONI Modulazione numerica in banda base

v in v out x c1 (t) Molt. di N.L. H(f) n

Comunicazioni Elettriche anno accademico Esercitazione 1

Esame di Stato per l abilitazione alla professione di Ingegnere II sessione, anno 2008 Candidati in possesso della Laurea triennale

Modulazione PAM Multilivello, BPSK e QPSK

Informatica. Caratterizzazione del canale I simboli emessi dalla sorgente passano attraverso un canale di trasmissione.

Campionamento e quantizzazione

Corso di Fondamenti di Telecomunicazioni Esercizi Teoria dei segnali Prof. Giovanni Schembra

TRASMISSIONE NUMERICA IN BANDA BASE

Le modulazioni impulsive

Conversione Analogico/Digitale

QUANTIZZAZIONE E CONVERSIONE IN FORMA NUMERICA

1) Entropia di variabili aleatorie continue. 2) Esempi di variabili aleatorie continue. 3) Canali di comunicazione continui. 4) Canale Gaussiano

Soluzioni di Esercizi di Esame di Segnali Aleatori per Telecomunicazioni

Capitolo 5 La trasmissione dell informazione

Elementi di informatica musicale Conservatorio G. Tartini a.a Sintesi del suono. Sintesi del suono

Analisi degli Errori di Misura. 08/04/2009 G.Sirri

Il tema proposto può essere risolto seguendo due ipotesi:

Corso di Fondamenti di Telecomunicazioni

Dipartimento di Ingegneria dell Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni. Esercitazioni del corso di. Telecomunicazioni

Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica Corso di Trasmissione Numerica (6 crediti) Prova scritta

Pulse Amplitude Modulation (PAM) 2 Scelta delle risposte impulsive dei filtri in trasmissione e ricezione

UNITA DI MISURA LOGARITMICHE

FILTRI ANALOGICI L6/1

Corso di Fondamenti di Segnali e Trasmissione - Appello del 07 Settembre 2005

Sistemi di Telecomunicazione

Frequenza relativa e probabilità

RISPOSTA IN FREQUENZA DEI SISTEMI LINEARI TEMPO INVARIANTI

Esercitazione ENS sulle finestre (22 Aprile 2008)

PROVE SCRITTE DI MATEMATICA APPLICATA, ANNO 2006/07

BOCCHIGLIERO Sistema di comunicazione ---- Materia: Telecomunicazioni. Serafini Rossella. prof. Ing. Zumpano Luigi

E03 ESERCIZI SU LIVELLO FISICO

IDENTIFICAZIONE DEI MODELLI E ANALISI DEI DATI 1 (Prof. S. Bittanti) Ingegneria Informatica 5 CFU. Appello 23 Luglio 2014 Cognome Nome Matricola

SEGNALI STAZIONARI: ANALISI SPETTRALE

In elettronica un filtro elettronico è un sistema o dispositivo che realizza

Corso di Laurea in Ingegneria Civile e Ambientale

2.3.6 La modulazione angolare

Esercizi svolti di Teoria dei Segnali

Filtri passivi Risposta in frequenza dei circuiti RC-RL-RLC

Informazione e comunicazione per la sicurezza Esercizi tipo Telecomunicazioni

Corso di Laurea a Distanza in Ingegneria Elettrica Corso di Comunicazioni Elettriche Processi casuali A.A Alberto Perotti, Roberto Garello

Il Rumore Termico nei Sistemi di Comunicazione

Banda passante e sviluppo in serie di Fourier

Esercizi di Calcolo delle Probabilità

Corso di Fondamenti di Telecomunicazioni 1 - INTRODUZIONE

Dispersione modale. Dispersione modale

Misure con l oscilloscopio (e non) su circuiti con amplificatori operazionali

Calcolo delle Probabilità 2

Note sulla probabilità

Capitolo 5 La trasmissione dell informazione

L assegnazione è coerente? SÌ NO. A e B sono stocasticamente indipendenti? SÌ NO

Indice. A Riassunto formule principali sulle modulazioni angolari 137

ω 1 è la frequenza di taglio inferiore ω 2 = ω 1 = 0 ω 2 è la frequenza di taglio superiore Α(ω) Α(ω) ω ω 1 ω 2

Teoria della probabilità Variabili casuali

Amplificatori operazionali

Variabili casuali ad una dimensione Testi degli esercizi. Variabili casuali ad una dimensione a.a. 2012/2013 1

Rappresentazione digitale del suono

20/10/2015. Segnali Periodici. Serie di Fourier per segnali periodici

Esercitazioni di Statistica

Teoria dei Segnali Modulazione di frequenza e modulazione di fase

Università di Napoli Parthenope Facoltà di Ingegneria

M149 - ESAME DI STATO DI ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE. Indirizzo: ELETTRONICA E TELECOMUNICAZIONI CORSO DI ORDINAMENTO. Tema di: TELECOMUNICAZIONI

TRASMISSIONE NUMERICA IN BANDA BASE. 1 Fondamenti Segnali e Trasmissione

Esercitazione ENS su processi casuali (13 e 14 Maggio 2008)

01CXGBN Trasmissione numerica. parte 1: Introduzione ai sistemi di trasmissione numerica. Grandezze fondamentali.

[ dbm] = (3 " 0,2 # 50 " 3) dbm = "10 dbm

Potenza in regime sinusoidale

Σ (x i - x) 2 = Σ x i 2 - (Σ x i ) 2 / n Σ (y i - y) 2 = Σ y i 2 - (Σ y i ) 2 / n. 13. Regressione lineare parametrica

Banda passante di un sistema lineare

Il blocco amplificatore realizza la funzione di elevare il livello (di tensione o corrente) del segnale (in tensione o corrente) in uscita da una

Cosa c è nella lezione. In questa sezione si affronteranno: Reti in fibra ottica. La struttura complessiva. Il trasmettitore ottico

Variabile casuale Normale

Statistica ARGOMENTI. Calcolo combinatorio

Il livello fisico, responsabile della trasmissione del segnale nei diversi mezzi fisici:

SPECIFICHE RADIO A.1 INTRODUZIONE

MODULAZIONI ANGOLARI

SISTEMI DI CONTROLLO Ingegneria Meccanica e Ingegneria del Veicolo.

CAMPIONAMENTO E RICOSTRUZIONE DI SEGNALI

Statistica Inferenziale

PROVA SCRITTA DI TEORIA DEI SEGNALI DEL Tempo: 2.5 ore. È consentito l uso di libri ed appunti propri. y 1 (t) + + y(t) H(f) = 1 4

CALCOLO DELLE PROBABILITA - 24 Giugno 2015 CdL in STAD, SIGAD Compito intero Seconda prova in itinere: esercizi 4,5,6.

SENSORE PER LA MISURA DEL RUMORE (IL FONOMETRO)

Capitolo 6. La distribuzione normale

Multiplazione dei segnali

RETI DI TELECOMUNICAZIONE

Segnali passa-banda ed equivalenti passa-basso

RISONANZA. Fig.1 Circuito RLC serie

Capitolo 6 La distribuzione normale

Intervallo di fiducia del coefficiente angolare e dell intercetta L intervallo di fiducia del coefficiente angolare (b 1 ) è dato da:

I Principi della modulazione analogica 5

ATTIVITÀ DI RICERCA NELL AMBITO DELLA TRASMISSIONE NUMERICA. Prof. Riccardo Raheli Ing. Michele Franceschini Ing. Riccardo Pighi

METODO DEI MINIMI QUADRATI

Il rumore nei circuiti elettrici

Radiotecnica 4 Oscillatori e tipi di modulazione

RUMORE TERMICO. Figura 1

Transcript:

Modulazioni di ampiezza 1) Si consideri un segnale z(t) modulato in ampiezza con soppressione di portante dal segnale di informazione x(t): z(t) = Ax(t)cos(2πf 0 t) Il canale di comunicazione aggiunge rumore a banda stretta, per cui il segnale r(t) all ingresso del demodulatore vale: r(t) = Ax(t) cos(2πf 0 t) + n c (t) cos(2πf 0 t) + n s (t) sin(2πf 0 t) Il demodulatore è di tipo coerente e utilizza una portante locale isofrequenziale e in fase con la portante utilizzata per la modulazione. Si suponga che la portante locale v(t) sia accompagnata da rumore a banda stretta: v(t) = B cos(2πf 0 t) + m c (t) cos(2πf 0 t) + m s (t) sin(2πf 0 t) dove m c (t) e m s (t) sono le componenti in fase e in quadratura del rumore locale, aventi varianza σ 2 m e indipendenti da n c (t) e n s (t). Sia z m il rapporto segnale/rumore relativo alla portante locale: z m = B2 2σ 2 m Determinare l espressione del rapporto segnale/rumore all uscita in funzione del rapporto segnale/rumore all ingresso z in e a quello relativo alla portante locale z m. 2) Si consideri un segnale z(t) modulato in ampiezza con soppressione di portante dal segnale di informazione x(t): z(t) = Ax(t)cos(2πf 0 t) Il canale di comunicazione aggiunge rumore a banda stretta, per cui il segnale r(t) all ingresso del demodulatore vale: r(t) = Ax(t) cos(2πf 0 t) + n c (t) cos(2πf 0 t) + n s (t) sin(2πf 0 t) Il demodulatore è di tipo coerente e utilizza una portante locale isofrequenziale e in fase con la portante utilizzata per la modulazione. Si suponga che la portante locale v(t) sia affetta da fluttuazioni di fase: v(t) = B cos[2πf 0 t + φ(t)] dove φ(t) è un processo casuale con densità di probabilità uniforme tra φ 0 e φ 0. Determinare l espressione del rapporto segnale/rumore all uscita in funzione del rapporto segnale/rumore all ingresso z in e del parametro φ 0. Nota: si assume φ 0 piccolo, per cui vale l approssimazione cosφ 1 φ 2 /2. 3) Si consideri lo schema di modulazione di inviluppo indicato in figura 1. x(t) A cos(2πf 0 t) Figure 1: Il segnale x(t) ha densità di probabilità f(x) = cos 2 (πx/2) per x < 1 e nulla altrove. Ponendo A = 1, determinare l indice di modulazione efficace.

4) Si consideri un segnale modulato di ampiezza con soppressione di portante: r(t) = x(t)cos(2πf 0 t) con x(t) avente densità di probabilità uniforme tra x 0 e +x 0. Il segnale modulato viene applicato all ingresso di un dispositivo composto da un elemento quadratico che fornisce all uscita il segnale y(t) = r 2 (t) seguito da un filtro passabanda centrato in 2f 0. a - Si determini l espressione del segnale v(t) all uscita del filtro e si verifichi che si tratta di una portante a frequenza 2f 0 modulata di inviluppo. b - Determinare l indice di modulazione efficace. 5) Si verifichi che, se all ingresso di un canale lineare senza rumore si applica un segnale sinusoidale puro, esso non subisce distorsioni e il corrispondente rapporto segnale/disturbo tende ad infinito. Si dimostri pure che tale affermazione non è più vera se il segnale all ingresso è costituito dalla combinazione lineare di più segnali sinusoidali puri. 6) Si consideri un canale di comunicazione lineare con rumore. Il segnale all ingresso ha densità spettrale costante e pari a G 0 /2 per f < B x, e zero altrove. Il rumore è bianco con densità spettrale pari a N 0 /2. La funzione di trasferimento del canale è pari ad una costante per f < B c. Tracciare l andamento del rapporto segnale/disturbo all uscita al variare del rapporto B c /B x, e determinare il valore di tale rapporto che ottimizza il sistema. 7) Si consideri il dispositivo per la misura della cifra di rumore di un doppio bipolo indicato in figura 2. R g [T 1 ] R g [T 2 ] doppio bipolo Filtro passa banda Demodul. inviluppo V Figure 2: Il misuratore valuta il valore medio della tensione all uscita del demodulatore di inviluppo; dimostrare che, detti V 1 e V 2 i valori medi misurati nelle due posizioni del commutatore di ingresso, è possibile ricavare la cifra di rumore del doppio bipolo (o la sua temperatura equivalente di rumore) dalla sola conoscenza delle due tensioni e delle due temperature. 8) Si consideri il sistema indicato in figura 3: I due segnali x(t) e y(t) modulano due portanti isofrequenziali in quadratura fra di loro; il segnale x(t) ha densità spettrale di potenza uniforme nella banda ( f m, f m ) e valore medio nullo; y(t) ha le stesse caratteristiche di x(t) ed è da esso statisticamente indipendente. Il termine n(t) rappresenta un rumore Gaussiano bianco con densità spettrale di potenza pari a N 0. Il segnale di riferimento per la rivelazione coerente è affetto da un errore di fase costante pari a φ. a - dimostrare che, con φ = 0, le due porte di uscita contengono separatamente x(t) e y(t), senza interferenze reciproche.

x(t) cos2πf o t 4fm H(f) cos(2πf o t + ϕ) V x sin2πf o t y(t) n(t) f 0 sin(2πf o t + ϕ) H(f) V y Figure 3: b - Calcolare il rapporto segnale/disturbo all uscita della porta V x nel caso φ = 0. c - Nel caso φ 0, considerando come disturbo l eventuale componente di y(t) presente all uscita V x, calcolare l espressione del rapporto segnale/disturbo all uscita in funzione di φ. Nota: si assuma H(f) = 1 per f < f m e 0 altrove. Modulazioni angolari 9) Si consideri la situazione indicata in figura 4 z 2 (t) x(t) Passa-alto z 1 (t) Figure 4: dove z 1 (t) = cos[2πf 1 t + m 1 x 1 (t)] e z 2 (t) = cos[2πf 2 t + m 2 x 2 (t)]. I segnali x 1 (t) e x 2 (t), entrambi a valor medio nullo, non sono statisticamente indipendenti e sia ρ il loro coefficiente di correlazione. Il filtro passa alto ha banda B tale che (f 1 f 2 < B < f 1 + f 2 ). Dimostrare che il segnale x(t) è ancora modulato in fase, e determinare l indice di modulazione in funzione di m 1, m 2 e ρ. 10) Un segnale z(t) modulato di inviluppo da una modulante x(t) con densità spettrale di potenza indicata in figura 5 e densità di probabilità Gaussiana, è posto all ingresso di un derivatore. G x (f) G 0 F/2 F f Figure 5: a Dimostrare che il segnale all uscita del derivatore w(t) è modulato anche di fase.

b Calcolare l indice di modulazione di fase assumendo f 0 portante. >> F, essendo f 0 la frequenza della Si assumano valide le approssimazioni arctg(x) x, 1/(1 + x) 1 x 11) Si considerino due segnali modulati angolarmente: il primo, indicato con z 1, è una portante a frequenza f 1 modulata in fase dal segnale x 1 (t), con indice di modulazione efficace m 1 ; il secondo, indicato con z 2, è una portante a frequenza f 2 modulata in frequenza dal segnale x 2 (t), con indice di modulazione efficace m 2. I due segnali modulanti sono entrambi gaussiani con spettri di potenza, rispettivamente, G x1 = G per f < B 1 e zero altrove e G x2 = G per B a < f < B b con B 1 < B a. Si costruisce il segnale z(t) moltiplicando fra loro z 1 (t) e z 2 (t) e filtrando il risultato con un filtro che lascia passare la componente a frequenza somma f c = f 1 + f 2. 1. Scrivere l espressione del segnale z(t) e dimostrate che è ancora un segnale modulato angolarmente. 2. Determinare l indice di modulazione efficace complessivo. 3. Assumendo m 1 = m 2 = 0.1, tracciare lo spettro di potenza di z(t). 4. Assumendo m 1 = m 2 = 10, tracciare lo spettro di potenza di z(t). 12) La canalizzazione standard utilizzata per le trasmissioni radiofoniche in modulazione di frequenza è di 300 KHz; pertanto la banda occupata dai segnali modulati emessi dai trasmettitori non può superare tale limite. Si supponga, ora, di modulare una portante in frequenza con un segnale sinusoidale con frequenza f m = 15 KHz. 1. Determinare l indice di modulazione e la deviazione di frequenza per i quali la banda del segnale (valutata al 99.99% secondo la formula di Carson) rientra nel limite precedentemente definito. 2. Determinare quindi il valore di z in necessario per ottenere un rapporto segnale/rumore all uscita pari a 40 db. 13) Si consideri un segnale x(t) aleatorio gaussiano a valor medio nullo, avente spettro di potenza costante pari a G 0 per f m < f < +f m e nullo altrove. Tale segnale modula in fase una portante a frequenza f 0 con un indice di modulazione m e >> 10. 1. Determinare la deviazione efficace di frequenza f e. 2. Determinare la banda al 99.99% del segnale modulato. 14) Si consideri un segnale x(t) avente d.d.p. esponenziale bilatera, varianza unitaria e banda B. Tale segnale modula in frequenza una portante con una deviazione efficace f e >> B, cioè con elevato indice di modulazione. Determinare la larghezza di banda del segnale modulato al 99%. 15) Si consideri il segnale z(t) modulato sia di inviluppo sia di fase: z(t) = A[1 + m a x(t)] cos[2πf 0 t + m φ ψ(t)] nel quale [1 + m a x(t)] > 0. Tale segnale viene applicato all ingresso di un limitatore ideale costituito da un elemento non lineare sgn( ) seguito da un filtro passa banda centrato intorno alla frequenza f 0. Determinare l espressione del segnale v(t) in uscita al limitatore e verificare che esso è modulato solamente di fase con lo stesso segnale che modula in fase z(t).

16) Si considerino due segnali di informazione x 1 (t) e x 2 (t) i cui spettri di potenza sono rappresentati in figura 6. G x2 (f) G 0 G x1 (f) G 0 B 2B f B B f Figure 6: I due segnali vengono sommati e il segnale risultante modula in frequenza una portante con una deviazione di frequenza f e. In ricezione, a valle del demodulatore, i due segnali sono recuperati mediante due filtri H 1 e H 2 : H 1 (f) = { 1 f < B 0 f > B e H 2 (f) = { 1 B < f < 2B 0 altrove Determinare la differenza (in db) fra i rapporti segnale/rumore alle due uscite. 17) Si consideri la disposizione indicata in figura 7. x 1 (t) Mod. freq. x 2 (t) Mod. fase Passa banda Dem. freq. y(t) Figure 7: Il modulatore di frequenza ha frequenza centrale f 1 e deviazione efficace f; il modulatore di fase opera a frequenza centrale f 2 con indice di modulazione m. Il filtro passa-banda è centrato a frequenza f 0 = f 1 + f 2. Il demodulatore di frequenza ha frequenza centrale f 0 e sensibilità pari a K V/rad al secondo. Sapendo che x 1 (t) e x 2 (t) sono processi casuali Gaussiani, statisticamente indipendenti, a varianza unitaria, con densità spettrale di potenza proporzionale a f 2 nell intervallo ( F < f < F ), determinare l espressione di E[y 2 (t)]. 18) Si consideri un segnale z(t) costituito da una portante a frequenza f 0 modulata in frequenza con deviazione efficaca f e. Tale segnale viene moltiplicato per una sua versione ritardata di τ ottenendo il segnale y(t), che viene quindi filtrato con un filtro passa basso. Si dimostri che, imponendo f 0 τ = 1/4, tale sistema approssima un demodulatore di frequenza e che l approssimazione è tanto migliore quanto minore è il rapporto f e /f 0. 19)* Un processo casuale x(t) di banda 4 khz ha una densità di probabilità uniforme tra -3 e 3 V. Il segnale modula una portante con tecnica FM con sensibilità del modulatore di 30 khz/v. Qual è l occupazione di banda del segnale modulato FM?

20)* Un processo casuale x(t) con densità di probabilità uniforme tra 1 e 1 V e banda B x = 1 khz viene trasmesso in modulazione di frequenza, con una sensibilità del modulatore s f = 8 khz/v. Stabilire quanto vale il rapporto segnale/rumore all uscita del ricevitore, sapendo che P T /(N 0 B x ) = 27 db (P T è la potenza trasmessa dal modulatore FM e N 0 /2 è lo spettro di potenza del rumore gaussiano bianco additivo). 21)* Un processo casuale x 1 (t) (uniformemente distribuito tra -1 e 1) modula una portante con frequenza centrale f 0 con tecnica FM con una sensibilità del modulatore s f. All uscita del ricevitore si misura un rapporto segnale/rumore (S/N) 1. Qual è il rapporto segnale/rumore che si misura se all ingresso del modulatore FM si mette x 2 (t) = 2x 1 (t) al posto di x 1 (t)? (si supponga che il ricevitore sia sempre sopra soglia) Trasmissione in banda base 1) Una sorgente analogica produce un segnale x(t) con banda pari a B x = 10 KHz. Il canale di trasmissione ha risposta in frequenza costante, ma introduce rumore termico; pertanto il ricevitore contiene un filtro che limita la banda passante a B x, in modo da limitare al minimo il rumore senza introdurre distorsione sul segnale. In tali condizioni si osserva un rapporto segnale/disturbo η 1 pari a 40 db. Sullo stesso canale si voglia trasmettere con la stessa potenza un segnale telefonico che ha una banda B y = 4 KHz; ovviamente il ricevitore utilizzerà un filtro che limita la banda passante a B y. Determinare il nuovo valore del rapporto segnale/disturbo in db.