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le Modulazioni

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.

È necessario modulare il segnale per svariati motivi, per esempio nel caso della radio abbiamo il problema della antenne. Un antenna per ricevere correttamente il segnale deve essere proporzionata alla lunghezza d'onda del segnale che si vuole ricevere. Quindi se indichiamo con la lettera l la lunghezza del segnale sappiamo che la l'antenna deva avere come dimensioni l/2 o l/4. Sruttiamo quindi il fatto che l è proporzionata alla frequenza del segnale visto che l*f=C dove C è una costante che indica la velocità di propagazione del segnale nel mezzo trasmissivo. Ci basta quindi "modificare" in qualche modo la frequenza del segnale per diminuire l.

Per fare un esempio se volessimo trasmettere via etere la voce umana senza modularla o modificarla in nessun modo ci ritroveremmo un segnale con banda utile di circa 5KHz e quindi se non modifichiamo l'onda anche la frequenza del segnale sarà la stessa. Un segnale con frequenza di 5KHz trasmesso via etere ha una lunghezza d'onda di circa 60Km e quindi l'antenna dovrebbe essere lunga 15Km o 30Km. Da questo problema ne derivano poi gli altri come la potenza necessaria per alimentare antenne di queste dimensioni, le dimensioni eccessive dei trasmettitori e il fatto che tutti gli utenti trasmetterebbero alla stessa frequenza e che quindi non si potrebbero distinguere i vari segnali.

tecnica base della modulazione

Il fine che si pone la modulazione è la "modifica" del segnale contenente l'informazione(segnale modulante) in modo che esso si adatti alle caratteristiche del canale che dobbiamo utilizzare e nello stesso tempo consenta la multiplazione, cioè la trasmissione contemporanea di più segnali sullo stesso canale senza interferenze.

Per ottenere questo risultato si introduce un altro segnale chiamato segnale portante. Il segnale portante viene modificato in modo da contenere l'informazione pur mantenendo alcune delle sue caratteristiche di base. Per esempio possiamo modificare l'ampiezza della portante mantenendone intatta la frequenza(AM). Il risultato sarà il cosiddetto segnale modulato.

L'operazione di modulazione ha dunque bisogno di un modulatore, dispositivo elettronico in grado di traslare in frequenza il segnale mantenendo invariata l'informazione da trasmettere.

In ricezione, naturalmente, avviene il procedimento inverso ed il segnale modulato, che ha attraversato il canale di trasmissione, viene de-modulato dal de-modulatore, rigenerando il segnale modulante originario che contiene l'informazione.

Esistono svariate tecniche di modulazione che vengono utilizzate nell'ambito più adeguato. Per le trasmissioni radio, quindi per le trasmissioni via etere la prima modulazione utilizzata è stata la modulazione AM(modulazione d'ampiezza), successivamente è stata introdotta anche la modulazione FM(modulazione di frequenza) che presenta dei miglioramenti rispetto alla prima.
Un idea generale dei vari tipi di modulazione ci può essere data dal seguente schema:



AM - Amplitude Modulation (Modulazione di Ampiezza)

La modulazione di ampiezza è stata la prima modulazione impiegata nelle trasmissioni via etere da Guglielmo Marconi agli inizi del secolo, in quanto la più facile da concepire e da realizzare, sia nella fase di trasmissione che di ricezione, specialmente in quei tempi, quando l'elettronica ancora non disponeva di apparecchiature specifiche.

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 sarà un segnale che come frequenza avrà la frequenza della portante ma la sua ampiezza varierà in modo da ottenere l'inviluppo del segnale modulante.

Il segnale modulato generato, viene irradiato via etere da un'antenna. In ricezione un semplice diodo rivela il segnale modulante, e lo porta all'altoparlante che lo riproduce.

È tuttora impiegata dalla RAI - radiotelevisione italiana, nelle radiodiffusioni nella gamma delle onde medie fra 0,52 e 1,6 MHz, ma è poco seguita oggi perché molto disturbata in quanto molto sensibile al rumore.

Schema della modulazione di tipo AM

FM - Frequency Modulation (Modulazione di Frequenza)

Inventata da Armstrong nel 1935, ma regolamentata solo nel 1961 in Europa all'interno delle radiodiffusioni stereofoniche, costituisce un considerevole miglioramento rispetto alla AM sia per immunità ai disturbi cui è invece molto soggetta la AM, che per numero di canali effettivamente disponibili, che per l'alta fedeltà delle trasmissioni.
È usata anche per la parte audio del segnale televisivo, trasmesso via etere, per la televisione satellitare analogica, oltre che per alcune trasmissioni dei radioamatori. Era usata per i cellulari di tipo ETACS.

Per le trasmissioni stereofoniche sono riservate in Italia le frequenza da 88 a 108 MHz all'interno delle VHF (Very Hight Frequency, Frequenze molto Alte).

Questo è un altro motivo che determina la qualità delle trasmissioni in stereofonia, in quanto la maggior parte dei disturbi, interferenze, rumori, ecc. hanno spettro che si estende fino a circa 50 MHz e non oltre.

Ha lo svantaggio di avere una banda molto maggiore della AM, per cui è stato necessario attribuirle una gamma di frequenze di cento volte più alta per consentire di usare larghezze di banda molto maggiori.

Ha anche lo svantaggio di richiedere circuiti alquanto più complessi della AM sia in trasmissione che in ricezione.

Nella modulazione di frequenza, la frequenza della portante viene fatta variare secondo l'ampiezza della modulante, mentre l'ampiezza della portante rimane invariata.