Elettronica- le modulazioni - Appunti

Le modulazioni

Per modulazione si intende la tecnica di trasmissione di un segnale elettromagnetico (eventualmente rappresentante un'informazione) per mezzo di un altro segnale elettromagnetico detto portante. I segnali da modulare possono rappresentare le informazioni più diverse: audio, video, dati.

In generale, per la modulazione, occorre convertire in frequenza, mediante delle operazioni, lo spettro del segnale elettromagnetico rappresentante l'informazione; inoltre, l'impiego di questa tecnica permette di trasmettere segnali elettrici (e quindi le informazioni che essi rappresentano) a grande distanza. L'onda portante è un'onda elettromagnetica a frequenza ben determinata, che può essere trasmessa in aria, nel vuoto (radio) o tramite un mezzo materiale opportuno. Essa è molto importante infatti fa da trasporto per il segnale di bassa frequenza permettendo di ridurre la dimensione del dispositivo di ricezione.

In caso di trasmissioni laser in fibra ottica o in aria libera, invece della frequenza portante, viene tipicamente indicata la lunghezza d'onda della portante.

Tipi di modulazione

La modulazione e la demodulazione funzionano in modo schematico come segue:

Con portante

Si possono utilizzare due tipi di modalità per le varie modulazioni:

• Con portante soppressa
• Quando ad un segnale z(t) si sopprime la portante, otteniamo un segnale con meno disturbi e più difficile da demodulare. Inoltre il segnale non arriva in ricezione a distanze elevate. La formula teorica del segnale modulato con portante soppressa è la seguente:
• Invece un segnale z(t) con portante, ha più disturbi rispetto al segnale con portante soppressa, però diviene facile da demodulare. Inoltre il segnale occupa una distanza ampia rispetto al segnale con portante soppressa. La formula teorica del segnale modulato con portante è la seguente: in questo secondo caso si aggiunge una costante alla z(t).

Tecniche di modulazione

Dopo aver evidenziato e proposto le principali caratteristiche della modulazione, elenchiamo le principali tecniche di modulazione esistenti:

Modulazione analogica

• AM - (Amplitude Modulation): modulazione di ampiezza
• FM - (Frequency Modulation): modulazione di frequenza
• PM - (Phase Modulation): modulazione di fase

La trasmissione dalla trasmittente alla ricevente ovviamente deve essere fatta usando la stessa portante e lo stesso tipo di modulazione, ad esempio: 10MHz come portante, AM come modulazione. A parità di portante, l'uso di modulazioni differenti tra il trasmettitore ed il ricevitore rende inutilizzabile il segnale ricevuto.

Modulazione digitale

Con il termine di modulazione digitale, si indica una tecnica di modulazione in cui il segnale da modulare rappresenta un'informazione in formato binario, cioè tale da assumere solo due possibili valori (esempio 0/1, -1/+1). Un'applicazione tipica si ha nel modem. I principali tipi di modulazione digitale sono:

• Amplitude-shift keying (ASK): modulazione digitale di ampiezza
• Frequency-shift keying (FSK): modulazione digitale a spostamento di frequenza
• Phase-shift keying (PSK): modulazione digitale di fase

Combinando la modulazione ASK e PSK si ottiene la modulazione di ampiezza in quadratura QAM, che viene così chiamata perché si può ottenere modulando in ampiezza due portanti della stessa frequenza, poi sommate in quadratura di fase (fasi ortogonali, ovvero a 90º).

Altre tecniche di modulazione più complicate, rese possibili dall'integrazione elettronica di funzioni complesse (Fast Fourier Transform, FFT) in microchip, sono quelle che prevedono la modulazione di un numero elevato di portanti simultaneamente, in modo da minimizzare le interferenze.