Modulazione di ampiezza
Perché è necessario modulare un segnale?
Immaginiamo di dover trasmettere tramite onde elettromagnetiche appartenenti alla banda delle onde radio dello spettro elettromagnetico un segnale elettrico che rappresenti la voce umana. Tramite un microfono la voce è trasformata in corrente elettrica.
Tale corrente oscillando attraverso un circuito RLC genera un'onda elettromagnetica che viene inviata tramite un'antenna in cui i portatori di carica oscillano alla stessa frequenza del circuito e l'onda può venire captata da un'altra antenna ricevente ed essere riconvertita da segnale elettrico a suono tramite un altoparlante.
Se l'onda elettromagnetica venisse inviata senza una modulazione cioè senza quell'insieme di tecniche per cui il segnale elettrico originario è impresso in un altro segnale ad alta frequenza senza alterarne però l'informazione, ci sarebbero grossi problemi.
La voce umana ha una banda di ampiezza 5 KHz e senza alcuna modulazione anche l'onda elettromagnetica generata dal circuito collegata al microfono avrebbe tale frequenza a cui corrisponderebbe una lunghezza d'onda λ pari a:
Questo vuol dire che per inviare e ricevere onde elettromagnetiche di tale lunghezza d'onda occorrerebbero antenne di dimensioni pari a λ/4 o λ/2 cioè di dimensioni pari a 15 km o 30 km con una potenza di alimentazione notevole.
Inoltre un canale comunicativo senza alcuna modulazione risulterebbe centrato sulle stesse frequenze per tutti gli utenti per cui tutti si ascolterebbero contemporaneamente rendendo impossibile qualsiasi tipo di trasmissione.
Per queste motivazioni è necessario modulare un segnale prima di inviarlo attraverso un'onda elettromagnetica. La modulazione non fa altro che traslare in frequenza il segnale senza alternarne l'informazione che esso contiene consentendo di:
- ridurre le dimensioni delle antenne (per frequenze dell'ordine dei 100 MHz la dimensione standard di un'antenna è 75 cm) con potenze richieste decisamente basse;
- scegliere frequenze diverse e quindi avere più trasmissioni contemporaneamente senza che l'una possa interferire con l'altra (pensiamo a quante stazioni radio ci sono!).
Le componenti della modulazione
La modulazione di un segnale prevede l'uso di un modulatore in cui si combinano il segnale da modulare (modulante) con un segnale portante e da cui ha origine il segnale modulato cioè traslato in frequenza ma con l'informazione che porta invariata. Un ricevuto un segnale modulato avviene il processo inverso cioè il segnale viene demodulato attraverso un demodulatore rigenerando così il segnale originario.
Modulazione di ampiezza
Esistono diversi tipi di modulazione dei segnali a seconda che questi siano segnali analogici, impulsivi o numerici/digitali. Tra le modulazioni analogiche si distinguono le modulazioni di ampiezza (AM), frequenza (FM) e di fase (PM).
La modulazione di ampiezza è stata la prima ad essere introdotta storicamente da Guglielmo Marconi per la realizzazione dei primi segnali radio. È la più semplice da realizzare e non necessita di un'elettronica troppo particolare a suo supporto.
Modulare un segnale in ampiezza vuol dire far variare l'ampiezza di un segnale portante ad alta frequenza (quelle delle frequenze radio) secondo l'ampiezza del segnale modulante che invece è caratterizzato da una bassa frequenza.
Ad esempio pensiamo ad una voce umana da trasmettere via etere. La voce viene trasformata in segnale di tensione elettrica attraverso un microfono. La frequenza di tale segnale è però troppo bassa però per essere spedita tramite onde a causa dell'eccessiva lunghezza d'onda richiesta.
Per cui modulando tale segnale con una portante ad alta frequenza di possono utilizzare onde radio a più piccola lunghezza d'onda senza perdere l'informazione originaria che il segnale portava con sé.
I principali inconveniente della modulazione in ampiezza di un segnale sono riferiti alla capacità di piccole perturbazione del canale comunicativo di poter interferire col segnale stesso. Inoltre la poca efficacia della trasmissione del segnale sommata all'uso di alte potenze necessarie hanno posto in disuso questa tecnica di radiocomunicazione.
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