ELETTRONICA
La parola “telecomunicazioni” é un termine composto da due parole: tele, dal greco significa "lontano"
e comunicazioni, l'atto di trasmettere a qualcuno un´informazione. Le telecomunicazioni sono nate quando nel 1901
Guglielmo Marconi dimostrò che le onde radio potevano essere usate per trasmettere informazioni a lunga distanza,
inviando un messaggio oltre l'oceano Atlantico. Attualmente tale tipo di comunicazione é effettuato per mezzo di
apparecchiature elettroniche come la radio, il telegrafo, la televisione, ecc. L'informazione trasmessa da queste
apparecchiature può consistere in voce, simboli, immagini, dati o una loro combinazione. L’apparecchiatura
fisica per i sistemi di telecomunicazione é costituita da un trasmettitore, un ricevitore e un canale, o mezzo di comunicazione,
come il filo, le fibre ottiche, ecc. La maggior parte delle comunicazioni a grandi distanze avviene tramite onde elettromagnetiche
e per la trasmissione vengono adottate le tecniche di modulazione del segnale.
Le modulazioni sono delle tecniche, che si applicano al segnale da trasmettere a distanza, allo scopo di adattarlo alle
caratteristiche del canale di comunicazione, mantenendo però invariata la sua informazione.
La modulazione è importante perché aumentando la frequenza della trasmissione, vengono a ridursi le dimensioni delle antenne, quindi
è richiesta minore potenza di trasmissione/ricezione. Inoltre, le dimensioni del trasmettitore diventano minime, basti guardare
quelle contenute all'interno di un moderno cellulare e cioè di qualche centimetro.
Per trasmettere utilizzando questo metodo, l'informazione deve subire varie trasformazioni ed elaborazioni. Esistono diversi tipi di modulazione,
quelle più importanti sono la modulazione di ampiezza, di frequenza e di fase.
Modulare in ampiezza vuol dire far variare l'ampiezza di una portante a radiofrequenza secondo l'ampiezza di una modulante
a bassa frequenza. Il segnale modulato ha la stessa frequenza della portante.
Nell'esempio sotto, la voce del presentatore, trasformata in tensione elettrica dal microfono, va a modulare una portante.
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Il segnale modulato generato, viene irradiato via etere da un' antenna. In ricezione un semplice diodo ricostruisce il
segnale modulante, cioè la voce umana, e lo porta all'altoparlante che lo riproduce. E' tuttora impiegata dalla RAI - radiotelevisione italiana.
Lo svantaggio di tale modulazione consiste nell'estrema sensibilità ai disturbi, che si vanno di fatto a sommare direttamente al segnale che si sta trasmettendo.
Esistono vari tipi di modulazione AM:
- DSB-SC (Double-sideband/suppressed-carrier - Doppia banda laterale con portante soppressa): permette di trasmettere
entrambe le bande laterali (contenenti informazione) sopprimendo la portante;
- DSB-TC (Double-sideband/trasmitted-carrier - Doppia banda laterale con portante trasmessa): vengono trasmesse le bande
laterali e la portante:
- U/L SSBTC (Upper/Lower Single Side Band Transmitted Carrier): viene trasmessa la portante e la banda superiore (o inferiore);
- SSBSC (Single Side Band Suppressed Carrier): viene trasmessa solo una delle 2 bande. Il rendimento è alto, ma la qualità è bassa;
- VSB (Vestigial Side Band): si trasmette la portante, la banda superiore e un pezzo della banda inferiore. Viene utilizzata per la trasmissione dei canali TV in analogico.
La modulazione di frequenza, in acronimo FM (dall’analogo termine inglese frequency modulation),
è un tipo di modulazione con il quale si varia la frequenza della portante in base al valore assunto dalla modulante.
Questa modulazione costituisce un considerevole miglioramento rispetto alla AM sia per immunità ai disturbi cui è invece
molto soggetta l'AM, che per numero di canali effettivamente disponibili, ma anche per l'alta fedeltà delle trasmissioni.
E' usata anche per la parte audio del segnale televisivo, trasmesso via etere, per la televisione satellitare analogica,
oltre che per alcune trasmissioni dei radioamatori. Per le trasmissioni stereofoniche sono riservate in Italia
le frequenza da 88 a 108 MHz all'interno delle VHF.
Gli svantaggi di questo tipo di modulazione riguardano la maggiore richiesta della banda rispetto l'AM
e i circuiti utilizzati sono notevolmente più complessi rispetto a quelli usati per l'AM.
La modulazione di fase è molto simile alla modulazione di frequenza e per questo motivo sono entrambe definite modulazioni angolari. In questo caso si varia la fase della portante in funzione del valore assunto dalla modulante. Anche in questo caso la banda è molto larga ed i circuiti per realizzarla sono anche più complessi e sensibili di quella di frequenza. E’ usata però, in coppia con la modulazione di ampiezza, nel segnale cromatico della televisione.
Si chiamano modulazioni impulsive quel tipo di modulazioni in cui la portante è costituita da un treno di impulsi e la
modulante è di tipo analogico. Oggi sono poco usate perché in molte applicazioni sono state superate dalla tecnica PCM.
Appartengono a questa categoria le modulazioni:
- PAM (Pulse Amplitude Modulation = modulazione ad ampiezza di impulsi):
- PWM (Pulse Width Modulation = modulazione a larghezza di impulsi)
- PPM (Pulse Position Modulation = modulazione a posizione di impulsi).
Nella PPM le ampiezze degli impulsi sono tutte uguali, le loro durate anche, ma la loro posizione,
anticipata o ritardata rispetto a quella di riposo, racchiude l’informazione della modulante:
Quanto più il segnale analogico ha ampiezza maggiore, tanto più ritardata è la posizione degli impulsi rispetto alla posizione di riposo.
Intorno agli anni quaranta nacque l’esigenza di aumentare il numero di collegamenti telefonici interurbani.
Si pensò allora a multiplare un gran numero di collegamenti telefonici su un solo cavo coassiale.
Nacque allora la più moderna TDM
(Time Division Multiplexing = multiplexing a divisione di tempo) e si tentò di
realizzarla per mezzo delle tecniche impulsive PAM, PWM, PPM, che però
costituirono solo una fase di passaggio, in quanto furono tutte
superate dalla modulazione codificata PCM
(Pulse Code Modulation = modulazione codificata ad impulsi).
Esiste oggi un PCM Americano, un PCM Europeo e un PCM giapponese.
Il PCM si applica ai canali telefonici e, il tipo europeo, consente di far transitare su un solo cavo coassiale
32 telefonate contemporaneamente, senza, naturalmente che interferiscano fra loro e indirizzarle in ricezione ciascuna all’utente richiesto.
Dei 32 canali multiplexati, 30 sono canali vocali e 2 sono canali di servizio:
- il canale 0 serve ad ospitare i bit di sincronizzazione;
- il canale 16 è utilizzato per:
- Trasmettere le segnalazioni telefoniche delle chiamate (indicando se la linea è
occupata, disponibile...);
- la creazione di multi trame e quindi per inviare sulla stessa linea più di 32 canali, aumentando la velocità
di trasmissione (ogni canale è trasmesso a 2.049 MBit/sec, quindi per trasmettere 5 trame aumenteremo la velocità a 10.245 MBit/sec).
Si chiamano modulazioni numeriche o digitali, quel tipo di modulazioni in cui il segnale modulante è di tipo numerico e vengono impiegate
nella trasmissione dati fra modem, nei cellulari, nei collegamenti via satellite...
Appartengono a questa categoria le modulazioni:
- ASK (Amplitude Shift Keying = modulazione a spostamento di ampiezza);
- FSK (Frequency Shift Keying = modulazione a spostamento di frequenza);
- PSK (Phase Shift Keying = modulazione a spostamento di fase).
Nell'ASK il segnale digitale, che costituisce l’informazione da trasmettere, fa variare in ampiezza il segnale portante.
L'ASK si divide in:
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ASK Unipolare: La modulazione è del tipo OOK (On-Off Keying). |
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ASK Bipolare: Se la modulante assume il valore 0, la portante viene sfasata di 180°. |
Nella FSK la portante viene modulata in frequenza. In corrispondenza ai bit 1 e 0, associati alla codifica di canale, sono assegnate due frequenze, dette di manipolazione, che devono restare nella banda assegnata al canale telefonico. Di solito si assegna la frequenza più bassa fL al bit 0 e la frequenza più alta fH al bit 1.
La modulazione a spostamento di fase (PSK) consente l’uso della codifica multisimbolo. La modulazione PSK può essere 2PSK, 4PSK e 8PSK:
- 2PSK: comporta uno sfasamento di 180° con il bit 0;
- 4PSK o Di-bit: |
- 8PSK: o Tri-bit: |
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Un altro tipo di modulazione è quella QAM
(Quadrature Amplitude Modulation)
mista di fase e di ampiezza combinate in modo tale da sfruttare al massimo le distanze.
Grazie a 16 combinazioni, si possono inviare anche 4 bit contemporaneamente.
