- Come funziona l'ampiezza modulata?
- Trasmissioni radio
- Ricezione del segnale
- Sintonizzati sulla radio e ascolta la musica
- Esempio funzionante
- Soluzione
L' ampiezza modulata AM (modulazione di ampiezza) è una tecnica di trasmissione del segnale in cui un'onda elettromagnetica a frequenza portante sinusoidale f c , responsabile della trasmissione di una frequenza di messaggio f s << f c varia (cioè modula) la ampiezza in base all'ampiezza del segnale.
Entrambi i segnali viaggiano come uno, un segnale totale (segnale AM) che combina entrambi: l'onda portante (segnale portante) e l'onda (segnale informativo) che contiene il messaggio, come mostrato nella figura seguente:
Figura 1. Modulazione di ampiezza. Fonte: Wikimedia Commons.
Si noti che le informazioni viaggiano contenute nella forma che circonda il segnale AM, chiamato inviluppo.
Tramite questa tecnica è possibile trasmettere un segnale su lunghe distanze, quindi questo tipo di modulazione è ampiamente utilizzato dalle radio commerciali e dalla banda civile, sebbene la procedura possa essere eseguita con qualsiasi tipo di segnale.
Per ottenere le informazioni è necessario un ricevitore, in cui viene effettuato un processo chiamato demodulazione mediante un rivelatore di inviluppo.
Il rilevatore di inviluppo non è altro che un circuito molto semplice, chiamato raddrizzatore. La procedura è semplice ed economica, ma nel processo di trasmissione si verificano sempre perdite di potenza.
Come funziona l'ampiezza modulata?
Per trasmettere il messaggio insieme al segnale portante, non è sufficiente sommare semplicemente i due segnali.
È un processo non lineare, in cui la trasmissione nel modo sopra descritto è ottenuta moltiplicando il segnale del messaggio per il segnale portante, entrambi coseno. E al risultato di ciò aggiungi il segnale portante.
La forma matematica che risulta da questa procedura è un segnale variabile nel tempo E (t), la cui forma è:
Dove l'ampiezza E c è l'ampiezza della portante em è l'indice di modulazione, dato da:
Quindi: E s = mE c
L'ampiezza del messaggio è piccola rispetto all'ampiezza della portante, quindi:
Altrimenti l'inviluppo del segnale AM non avrebbe la forma precisa del messaggio da trasmettere. L'equazione per m può essere espressa come percentuale di modulazione:
Sappiamo che i segnali sinusoidali e coseno sono caratterizzati dall'avere una certa frequenza e lunghezza d'onda.
Quando un segnale viene modulato, viene tradotta la sua distribuzione di frequenza (spettro), che occupa una certa regione intorno alla frequenza del segnale portante f c (che non viene affatto alterata durante il processo di modulazione), chiamata larghezza gruppo musicale.
Essendo onde elettromagnetiche, la loro velocità nel vuoto è quella della luce, che è correlata alla lunghezza d'onda e alla frequenza da:
In questo modo, le informazioni da trasmettere, ad esempio, da una stazione radio viaggiano molto rapidamente verso i ricevitori.
Trasmissioni radio
La stazione radio deve trasformare le parole e la musica, che sono tutti segnali sonori, in un segnale elettrico della stessa frequenza, ad esempio utilizzando i microfoni.
Questo segnale elettrico è chiamato segnale di frequenza uditiva FA, perché è compreso tra 20 e 20.000 Hz, che è lo spettro udibile (le frequenze che gli esseri umani sentono).
Figura 2. Molte stazioni radio trasmettono in AM. Fonte: Pixabay.
Questo segnale deve essere amplificato elettronicamente. Agli albori della radio era realizzata con tubi a vuoto, che furono successivamente sostituiti da transistor molto più efficienti.
Il segnale amplificato viene quindi combinato con il segnale in radiofrequenza FR dai circuiti modulatori AM, in modo da ottenere una frequenza specifica per ciascuna stazione radio. Questa è la frequenza portante f c menzionata sopra.
Le frequenze portanti delle stazioni radio AM sono comprese tra 530 Hz e 1600 Hz, ma le stazioni che utilizzano frequenze modulate o FM hanno portanti a frequenza più alta: 88-108 MHz.
Il passaggio successivo consiste nell'amplificare nuovamente il segnale combinato e inviarlo all'antenna in modo che possa essere emesso come un'onda radio. In questo modo può diffondersi nello spazio fino a raggiungere i ricevitori.
Ricezione del segnale
Un ricevitore radio ha un'antenna per captare le onde elettromagnetiche provenienti dalla stazione.
Un'antenna è costituita da un materiale conduttivo che a sua volta ha elettroni liberi. Il campo elettromagnetico esercita una forza su questi elettroni, che vibrano immediatamente alla stessa frequenza delle onde, producendo una corrente elettrica.
Un'altra opzione è che l'antenna ricevente contenga una bobina di filo e il campo elettromagnetico delle onde radio induca una corrente elettrica in essa. In entrambi i casi, questo flusso contiene le informazioni che provengono da tutte le stazioni radio che sono state acquisite.
Quello che segue ora è che il ricevitore radio è in grado di distinguere ogni stazione radio, cioè di sintonizzarsi su quella che si preferisce.
Sintonizzati sulla radio e ascolta la musica
La scelta tra i vari segnali viene eseguita da un circuito LC risonante o da un oscillatore LC. Questo è un circuito molto semplice che contiene un induttore variabile L e un condensatore C posti in serie.
Per sintonizzare la stazione radio, i valori di L e C vengono regolati in modo che la frequenza di risonanza del circuito coincida con la frequenza del segnale da sintonizzare, che non è altro che la frequenza portante della stazione radio: f c .
Una volta sintonizzata la stazione, entra in azione il circuito demodulatore menzionato all'inizio. È lui a decifrare, per così dire, il messaggio trasmesso dalla stazione radio. Lo fa separando il segnale portante e il segnale del messaggio, utilizzando un diodo e un circuito RC chiamato filtro passa basso.
Figura 3. Sul circuito dell'oscillatore LC sinistro. A destra un circuito demodulatore. Fonte: F. Zapata.
Il segnale già separato passa nuovamente attraverso un processo di amplificazione e da lì passa agli altoparlanti o alle cuffie in modo che possiamo ascoltarlo.
Il processo è delineato qui, perché in realtà ci sono più fasi ed è molto più complesso. Ma ci dà una buona idea di come avviene la modulazione di ampiezza e di come raggiunge le orecchie del ricevitore.
Esempio funzionante
Un'onda portante ha ampiezza E c = 2 V (RMS) e frequenza f c = 1,5 MHz. È modulato da un segnale di frequenza fs = 500 Hz e ampiezza E s = 1 V (RMS). Qual è l'equazione del segnale AM?
Soluzione
Sostituisci i valori appropriati nell'equazione per il segnale modulato:
Tuttavia, è importante notare che l'equazione include le ampiezze di picco, che in questo caso sono tensioni. Pertanto è necessario far passare le tensioni RMS al picco moltiplicando per √2:
- Analphabetics. Sistemi di modulazione. Estratto da: analfatecnicos.net.
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