GENERALITA'

 

I segnali sono variazioni di grandezze fisiche che trasportano informazioni.

Le telecomunicazioni studiano la trasmissione di informazioni a distanza per mezzo di segnali che possono essere di vario tipo: acustico, elettrico, luminoso, elettromagnetico, ecc.

Esaminiamo, quale esempio, un sistema tipo di trasmissione telefonica.

La donna a sinistra, parlando, emette onde sonore che attraversano l'aria e colpiscono il microfono generando una corrente elettrica di forma del tutto analoga alle variazioni di pressione sonora prodotte nell'aria dalla sua voce.

Le centrali telefoniche possono essere collegate fra loro sia in fibra ottica che in ponte radio, come indicato in figura, pertanto il segnale deve adattarsi al mezzo trasmissivo e diviene dapprima segnale luminoso nella fibra ottica e, dopo, onda elettromagnetica fra l'una e l'altra antenna del ponte radio.

Inversamente, in ricezione, deve nuovamente riconvertirsi dapprima in segnale luminoso, poi in elettrico ed infine in sonoro per essere recepito dal destinatario tramite il ricevitore telefonico.

Durante tutte queste conversioni da una natura all'altra, il segnale deve però mantenere sempre assolutamente costante l'unica cosa che veramente lo caratterizza: l'informazione che trasporta, perché è questa che il primo utente vuole comunicare alla seconda utente senza, come è naturale, nessuna variazione.

Durante questa trasmissione, inoltre, il segnale, deve essere difeso da disturbi esterni, quali interferenze, rumore, diafonie, distorsioni, ecc. che ne altererebbero la forma e quindi l'informazione.

è necessario, quindi, uno studio accurato del segnale per individuarne tutte le caratteristiche informative in esso contenute, perché rimangano inalterate lungo la trasmissione fino a destinazione.

Altra importante applicazione dello studio dei segnali è quello dell'elettronica dove i segnali vengono amplificati, attenuati, elaborati, e dove il comportamento di un amplificatore, o più generalmente di un quadripolo, si effettua analizzando la risposta del quadripolo ad un ingresso test particolare costituito da segnali campione, quali l'impulso di Dirac o il gradino

Lo studio si effettua esaminandone la forma nel dominio del tempo, ma anche esaminandone lo spettro nel dominio della frequenza, basandoci sui teoremi di Fourier sui segnali periodici ed aperiodici:

CLASSIFICAZIONE DEI SEGNALI

Per approfondire lo studio dei segnali è opportuno iniziare con il proporre una prima generale classificazione che consentirà una migliore comprensione delle caratteristiche e  delle applicazioni.

STUDIO DELL'ONDA QUADRA

Un segnale di particolare interesse nel campo delle telecomunicazioni è certamente l'onda quadra per via dei numerosissimi impieghi che la caratterizzano oggi come il clock di tutti i computer del mondo, di tutti gli orologi digitali, di tutte le portanti numeriche,  come segnale base di tutti i processi digitali e così via.

Dall'applicazione delle formule della serie di Fourier risulta che l'onda quadra in oggetto è costituita dalla somma di infinite sinusoidi, dette armoniche, di frequenza multipla intera di fo e di ampiezza data dai valori:

Lo spettro di ampiezza del segnale dato risulta allora quello indicato a destra.

La funzione sviluppata in serie di Fourier risulta allora espressa come segue:

Il segnale può essere studiato dunque da due punti di vista diversi. 

  • Nel dominio del tempo, attraverso la sua forma d'onda. Lo strumento idoneo per questo studio è l'oscilloscopio.

  • Nel dominio della frequenza attraverso il suo spettro. Lo strumento idoneo in questo caso è l'analizzatore di spettro.

OSCILLOSCOPIO

ANALIZZATORE DI SPETTRO