MODULAZIONE DI FREQUENZA

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SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01 vettore della portante, anche i valori di scostamento di frequenza relativi. Si ribadisce

ancora una volta, che nei punti di massima deviazione di fase (+δø e -δø), si ha uno spostamento di frequenza pari a zero. Mentre nel punto di riposo, in cui la modulazione è zero, ovvero δø=0, si verifica la massima variazione di frequenza della portante.

Se consideriamo adesso un'onda modulata in frequenza, si ha che la deviazione in frequenza della portante avviene proporzionalmente all'ampiezza dell'onda modulante, per cui ai massimi dell'onda modulante, si avrà la massima deviazione di frequenza, mentre quando l'onda modulante passa per lo zero la frequenza della portante è quella a riposo.

In fig.3.24 sono rappresentate: un'onda modulante sinusoidali e la corrispondente portante modulata in frequenza in A.

Si vede come, ai massimi dell'onda modulante, corrispondono le massime variazioni positive o negative della frequenza.

In B abbiamo la corrispondente modulazione di fase. Per quello che si è visto, la massima deviazione di frequenza nella modulazione di fase, si ha nella posizione di equilibrio della portante ovvero quando la modulante assume valore zero.

Confrontando le due onde rappresentate nelle figure A e B, si nota che se l'onda modulata in fase viene spostata di 90°, le due onde appaiono uguali.

Si ha allora che agli effetti pratici la differenza fra onda modulata in fase e onda modulata in frequenza è minima. Un ricevitore FM infatti, può ricevere entrambi i tipi di portante.

3.6.5 MODULAZIONE DI FREQUENZA

Nella modulazione di frequenza l'ampiezza del segnale modulante determina la variazione della frequenza della portante.

E' possibile ottenere quindi, variazioni della frequenza della portante arbitrarie e pari a diverse volte la frequenza di modulazione.

Per esempio, in modulazione di frequenza, si ha una frequenza massima del segnale modulante (segnale audio), di 15.000 Hz, mentre la massima deviazione di frequenza che può assumere la portante in funzione dell'ampiezza del segnale modulante, è pari a ± 75.000 Hz nell'intorno del valore centrale di frequenza della portante.

Si definisce indice di modulazione il rapporto fra la massima deviazione di frequenza che la portante può assumere ed il valore di frequenza del segnale modulante.

Si noti come l'indice di modulazione vari con la frequenza del segnale modulante. Infatti, se consideriamo la radiodiffusione FM, in cui, come detto, la massima deviazione consentita della portante, è pari a 75 KHz, si ha, se la modulante è un tono a 1000 Hz, che l'indice di modulazione risulta pari a : 75.000/1000 = 75, mentre con un tono di 15.000 Hz (massima frequenza del segnale audio modulante), l'indice di modulazione risulta pari a 5.

In modulazione di frequenza, per ogni tono modulante, vengono prodotte diverse frequenze laterali (differentemente che in AM, dove ad un tono modulante corrispondevano due sole frequenze laterali), che dipendono, sia per il numero che per

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SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01 Si ha quindi che la larghezza di banda è funzione dell'indice di modulazione.

Le caratteristiche della modulazione di frequenza sono:

- Se la portante è modulata da un singolo tono, il segnale modulato si compone oltre che dalla frequenza centrale da diverse frequenze laterali, la cui posizione dipende esclusivamente dalla frequenza del segnale modulante.

- L'ampiezza delle frequenze laterali dipende dall'indice di modulazione che, come visto, dipende dalla frequenza dell'onda modulante e dalla massima deviazione di frequenza della portante. Ma l'indice di modulazione dipende, a sua volta, dall'ampiezza del segnale modulante perché, per definizione di FM, la deviazione in frequenza della portante è proporzionale all'ampiezza del segnale modulante.

- Le coppie di frequenze laterali appaiono simmetriche alla sinistra e alla destra della portante in numero ed ampiezza variabili.

L'onda a modulazione di frequenza consiste quindi, di una frequenza centrale di portante, ed di un certo numero di coppie di frequenze simmetriche che costituiscono lo spettro di frequenza.

L'inviluppo di modulazione, costituito dalla frequenza centrale e dalle frequenze laterali, varia in ampiezza contemporaneamente alla modulazione.

Nelle figure 3.25 e 3.26, sono illustrati due inviluppi di modulazione per una stessa portante modulata da due toni a frequenza diversa.

Elementi di Radiotecnica 71

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SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01 Quando il segnale trasmesso non è modulato, la potenza del trasmettitore è concentrata

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SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01 ridursi.

Nell'esempio di fig.3.25, con una variazione di frequenza di portante di 75 KHz, ed una modulazione a 15 KHz, l'ampiezza della portante viene ridotta a meno del 20% che nel caso di assenza di modulazione.

In fig.3.26 le condizioni di modulazione sono invariate tranne che si modula con un tono di 5 KHz, l'ampiezza della portante si riduce all'1.4% della portante non modulata. Le frequenze laterali sono tutte distanziate di 5 KHz.

Nel caso della frequenza modulante di 15 KHz di fig.3.25, con un indice di modulazione pari a 5, l'ampiezza totale della banda è pari a 240 KHz. Con una frequenza modulante di 5 KHz (fig.3.26), con un indice di modulazione pari a 15, l'ampiezza della banda è di 190 KHz.

Tuttavia le bande laterali al di sopra e al di sotto di un certo limite di ampiezza sono relativamente piccole, per cui possono essere trascurate senza che si abbia un degrado avvertibile del segnale ricevuto.

Su questa constatazione si basa la formula di Carson che permette di stabilire la banda laterale necessaria per una corretta trasmissione di un segnale FM:

B = 2 ( δFx + fx ) dove si è indicato con:

- B la banda da trasmettere

- _Fx la massima deviazione di frequenza consentita alla portante - fx massima frequenza presente nel segnale modulante

Se sostituiamo nella formula di Carson, i valori fissati per la radiodiffusione FM, si ottiene:

B = 2(75 KHz + 15 KHz) = 180 KHz

Quindi la minima banda da trasmettere in FM, affinché non si abbia distorsione del segnale ricevuto, è pari a 180 KHz.

In fig.2.4 è illustrato un esempio di canalizzazione per la banda 88 - 108 MHz, adottata negli Stati Uniti, in cui ad ogni canale viene assegnata una banda di 150 KHz più una banda di protezione di 25 KHz ai margini superiore ed inferiore. Quindi ogni emittente commerciale dispone complessivamente di una larghezza di banda di 200 KHz.

Oltre a questa protezione, in ogni area geografica vengono concessi solo canali alternativi.

3.3.6 RUMORE

Con il termine generico di rumore, si intendono tutti quei segnali che vengono captati dal ricevitore e che non sono legati alla trasmissione di informazione.

Un tipico esempio è il cosiddetto rumore industriale prodotto da apparecchiature elettriche industriali, da lampade al neon, dalla accensione delle automobili, ecc.. La caratteristica di tale tipo di rumore, è quella di estendersi, pressoché uniformemente, in una banda che va da qualche KHz a circa qualche MHz.

Altre fonti di rumore sono interne al ricevitore.

Elementi di Radiotecnica 73

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SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01 Il rumore intrinseco del ricevitore è dovuto allo spostamento di elettroni che avviene nei

conduttori,e quindi nei dispositivi( Transistor, condensatori, resistenze, ecc..), che compongono i circuiti del ricevitore stesso.

Il flusso di corrente nei conduttori è costituito dal movimento casuale di elettroni.

Questo spostamento casuale in un conduttore o in un semiconduttore, dà origine ad un rumore che appare sotto forma di piccole fluttuazioni di tensione ai capi della resistenza del conduttore stesso.

Tale rumore non ha una forma d'onda o una frequenza definita. Ne può, però, essere predetta l'ampiezza media e tutte le varie frequenze (spettro di rumore). E dal momento che il rumore si distribuisce uniformemente lungo tutta la gamma di frequenza, il suo ammontare medio dipende dalla larghezza di banda.

L'entità di rumore presente determina il valore minimo di segnale utilizzabile. La tensione di quest'ultimo deve essere considerevolmente più alta della tensione di rumore allo scopo di consentire una buona modulazione.