Diapositiva 1

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Frequenza
Modulazione di
LUCA TERRACCHIO
REALIZZATO DA
ALESSIO CUTRERA
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SOMMARIO
Vantaggi FM-AM


Cenni Teorici
Modulazione di Frequenza
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• Un caso particolarmente significativo di codifica
  di linea è la modulazione che è un procedimento
  che si basa sullo sfruttamento di alcuni segnali
  elementari per la loro costituzione o per la
  loro semplicità di trattamento. I segnali di base
  utilizzati sono quelli periodici sinusoidali(seno
  e coseno)e periodici impulsivi di durata finita.
• Per modulazione si intende una variazione dei
  parametri tipici dei segnali periodici di base
  in relazione alle esigenze dellinformazione da
  trasmettere.
• Esistono diversi motivi per i quali si effettua
  la modulazione tra cui
• Se si ha un segnale con frequenza bassa questo
  nelletere si attenua subito ma se si ha un
  segnale portante a frequenza più alta si riesce a
  trasmettere quello di partenza a frequenza bassa
• Un altro motivo per cui si effettua la
  modulazione è la dimensione dellantenna che è
  inversamente proporzionale alla frequenza
  trasmessa.
• Il più classico dei segnali sul quale possa
  essere effettuata la modulazione è il segnale
  sinusoidale la cui espressione analitica è
• s(t) Ap
  cos(?tF)
• I parametri caratteristici di questo segnale
  sono
• Lampiezza Ap
• La pulsazione ?(la frequenza f a mendo di 2p)
• La fase F

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• Il processo di modulazione deve introdurre
  linformazione nel segnale base su cui si opera e
  quindi non può essere una operazione lineare
• I dispositivi che agendo su due segnale
  trasferiscono linformazione contenuta in un
  segnale nellaltro sono detti modulatori o mixer.
• Si possono considerare diversi tipi di mixer
• I moltiplicatori, che eseguono la funzione di
  moltiplicazione dei segnali nel dominio del
  tempo(Figura a)
• I modulatori di fase(Figura bsi è supposta per
  semplicità, la fase iniziale del segnale nulla)
• I modulatori di frequenza normalmente costituiti
  da dispositivi non lineari inseriti allinterno
  dei generatori di frequenza.

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Nella modulazione di frequenza il parametro che
viene modificato dalla portante è la frequenza I
segnali modulati in frequenza riproducono
fedelmente i segnali però con un occupazione di
banda maggiore inoltre si hanno una portante e
una modulante sinusoidali però la modulante ha
una frequenza minore. Si suppone che Vp(t) Vp
cos ?pT Vm(t) Vm cos ?mT ? fm ?pKfVm Dove kf
è una costante che dipende dal circuito che
effettua la modulazione ossia dal modulatore.
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• Come si può notare nellimmagine precedente la
  frequenza è maggiore quando si ha il () invece
  è minore quando si ha il (-).
• Lindice di modulazione viene calcolato con la
  formula
• m(KfmVm)/ ?m?f/fm
• Dove ?f è il massimo scarto in frequenza rispetto
  alla portante in riposo ovvero quando essa non è
  modulata
• Il segnale modulato in frequenza è migliore di
  quello modulato in ampiezza per almeno due
  motivi
• I disturbi elettromagnetici di solito alterano
  lampiezza di un segnale e non la sua frequenza,
  di conseguenza non vengono avvertiti da un
  segnale fm.
• La banda di frequenza che è stata assegnata a
  tutte le comunicazioni varia da 88Mhz a
  108Mhzdato che i disturbi elettromagnetici si
  trovano al di sotto dei 50Mhz si avranno pochi
  disturbi elettromagnetici.
• VfmVpcos(?(KfVm)/?m cos ?mt)
• Lesoressione di un seganle modulato in ampiezza
  è
• VfmVp cos(?ptm cos ?mt)

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MkfVm/?m?f/fmIndice di Modulazione ?f è il
massimo scarto in frequenza rispetto alla
portante in riposo, cioè quando non è
modulata. Il segnale modulante in frequenza è
migliore di quello modulato in ampiezza per
almeno due motivi. 1-I disturbi elettromagnetici
di solito alterano lampiezza di un segnale e non
la sua frequenza, di conseguenza non vengono
avvertiti da un segnale FM 2-La banda di
frequenza che è stata assegnata a tutte le
comunicazioni varia da 88Mhz-108Mhz e i disturbi
elettromagnetici si ritrovano al di sotto dei
50Mhz e quindi abbiamo pochi disturbi
elettromagnetici. Vfm Vp cos(?pt KfVm/?m) Vfm
Vp cos(?pt m cos ?mt) espressione di un
segnale modulato in ampiezza
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FUNZIONI DI BESSEL La formula per ottenere il
contenuto delle armoniche di un segnale è Vfm
VpJo(m)sen ?pVpJ1(m)sen(?p ?m)t- sen(?p-
?mt) VpJ2(m)sen (?p2?m)tsen(?p-2
?m)t VpJ3(m)sen (?p3?m)t-sen(?p -
3?m)t VpJ4(m)sen (?p4?m)t
sen(?p- 4?m)t... Dove i coefficienti Jk
,funzioni dellindice di modulazione ?,sono le
funzioni di Bessel, che si possono rappresentare
graficamente al variare dellindice di
modulazione con in figura.
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Formula di Carson La determinazione della banda
occupata da una modulazione in frequenza è
possibile, con estrema difficoltà,, solo per
particolari categorie di segnali e i risultati
raggiunti, vista la non linearità del processo,
sono difficilmente applicabili per altre
categorie di segnali. Per tale ragione la
determinazione della ampiezza della banda
occupata dalla FM si effettua, nei casi di
modulante qualunque, con formule empiriche di cui
la più famosa è la formula di Carson B
2(?ffm(max)) se la fm è massima la formula sarà
ancora più precisa.
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• Vantaggi della FM
• Lampiezza di un segnale FM è costante(supposta
  costante lampiezza della portante), non
  dipendendo né dallampiezza della modulante né
  dallindice di modulazione. Pertanto lampiezza
  del segnale FM non contiene informazione e questo
  permette di utilizzare amplificatori di potenza
  anche poco lineari ma a elevata efficienza.
• La FM permette di ottenere un migliore rapporto
  S/N(rapporto segnale disturbo) rispetto alla AM,
  infatti si può migliorarlo aumentando lindice di
  modulazione , a scapito però di un aumento di
  banda occupata. Comunque per un effettivo
  miglioramento del rapporto S/N alle frequenze più
  elevate dello spettro del segnale modulante è
  necessario introdurre i pre-enfasi e de-enfasi.
• La non significatività dellampiezza del segnale
  modulato permette di introdurre dispositivi
  limitatori delle ampiezze in ingresso al
  demodulatore, eliminando così gli effetti sulle
  variazioni di ampiezza provocati da i disturbi.
• - Nelle trasmissioni in aria , la FM opera nelle
  bande VHF e UHF, meno soggette a rumori rispetto
  a quelle usate per la AM e inoltre la frequenza
  delle bande appena citate, sfruttano la
  propagazione della sola onda diretta(la AM invece
  opera con frequenze più basse che sfruttano anche
  londa riflessa), hanno raggio di azione limitato
  e quindi si presentano a trasmissioni locali,
  permettendo luso della stessa frequenza a più
  emittenti sufficientemente lontane.

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• Vantaggi della AM
• Occupa una banda più limitata della FM.
• Luso dellonda riflessa permette trasmissioni a
  lunga distanza, utile ad esempio nelle
  trasmissioni amatoriali.
• - Gli apparati trasmittenti e riceventi per la AM
  sono più semplici e quindi più economici