Sistemi di comunicazione
Per comunicazione si intende uno scambio di informazioni tra due o più sistemi. I sistemi di comunicazione principali sono:
1) il sistema telefonico
2) il sistema radiofonico
3) il sistema televisivo
4) il sistema telematico per la trasmissione dati
Questo scambio di informazioni, avviene trasmettendo segnali elettrici
su cavi in rame oppure trasmettendo segnali elettromagnetici via etere.
Se il segnale che contiene l'informazione, è una funzione continua nel
tempo, la trasmissione è detta analogica. Se la trasmissione è costituita
da simboli codificati, la trasmissione è numerica.
Un sistema di trasmissione è costituito dai seguenti elementi:
Una sorgente che produce il segnale
analogico o digitale (audio, video, dati).
Un trasduttore di trasmissione che trasforma
la grandezza fisica da trasmettere in un segnale elettrico (modulazione).
Un trasmettitore che rende il segnale
adatto ad essere trasmesso sul canale trsmissivo (un cavo o l'etere).
Il ricevitore: i segnali ricevuti dal
canale trasmissivo vengono ricostruiti con un processo inverso a quello
della trasmissione (demodulazione).
Trasduttore di ricezione: il segnale
demodulato, dopo essere stato opportunamente amplificato, viene trasformato
in una grandezza fisica adatta all'utilizzo (altoparlanti, schermi, stampanti).
Il destinatario, che è l'utilizzatore
dell'informazione contenuta nella trasmissione.
Per poter progettare un sistema di comunicazione occorre conoscere:
1) il tipo di informazione
2) la quantità di informazione
3) la distanza tra ricevitore e trasmettitore
4) la qualità minima della trasmissione (S/N)
Indipendentemente dal tipo di trasmissione il segnale subisce dei deterioramenti
causate dalla distorsione del mezzo trasmissivo che limita la larghezza
di banda disponibile. Al contrario, un segnale trasmesso in un mezzo ideale,
ha larghezza di banda infinita.
La degradazione del segnale è irreversibile per il segnale analogico ma
può non esserlo per il segnale numerico. Infatti nel caso del segnale
analogico qualsiasi piccola variazione rispetto al segnale originario
risulta essere una irreversibile perdita della qualità dell'informazione.
Nel segnale di tipo numerico, l'informazione è contenuta in un codice
simbolico: la qualità dell'informazione rimane invariata finché il codice
è riconoscibile.
Se le caratteristiche del mezzo trasmissivo sono uguali a quelle del segnale
da trasmettere, e possono essere contenute nella banda di trasmissione
associata al mezzo, il segnale può essere trasmesso direttamente sul mezzo
trasmissivo e in tal caso, proprio perché il segnale non è modificato,
la trasmissione è detta in banda base. Questo è il caso della voce umana
che si può rappresentare in un campo di frequenze che vanno da 0 a 3kHz.
La fonia in voce, infatti, può essere trasmessa direttamente su un mezzo
come la linea in rame dato che tale mezzo può contenere la banda 0-3kHz
dove il segnale vocale S può essere collocato. Se il mezzo trasmissivo
ha delle caratteristiche diverse dal segnale da spedire, la banda originaria
del segnale S da trasmettere deve essere traslata di una quantità fL,
in modo da adattarla alle caratteristiche fisiche del mezzo trasmissivo
usato .
Questo è il caso della radiofonia, dove il segnale in fonia, prima di
essere trasmesso sulle frequenze dell'etere deve essere traslato in modo
da poter essere contenuto nella banda di frequenze di tale mezzo. Si parla
in tal caso di trasmissione
in banda traslata dove il meccanismo di traslazione è la modulazione.
Nella
trasmissione in banda base, invece il segnale elettrico S viene
inviato direttamente nel canale di trasmissione che deve avere uno spettro
di frequenza di tipo 'passa basso' con frequenza di taglio pari ad fH
uguale o maggiore alla massima frequenza del segnale S. Altrimenti subentrano
le distorsioni di ampiezza e le frequenze più alte del segnale S vengono
tosate .
Nella radiofonia si usa la banda traslata perché le antenne devono avere delle dimensioni paragonabili alla lunghezza d'onda del segnale da trasmettere e data la fondamentale relazione :
dove λ è la lunghezza d'onda, f è la frequenza e c=300.000km/s è la velocità della luce notiamo che per trasmettere un segnale vocale ad esempio sui 1000 Hz occorre:
un'antenna larga 300 km mentre se il segnale è traslato di 100MHz, tipico di una stazione FM si ha:
che
è accettabile.
per contro ci saranno i processi di modulazione e demodulazione di cui
i sistemi di trasmissione e ricezione dovranno farsi carico.