Modulazione (elettronica)

Modulazione (elettronica) Sistema di radiotrasmissione nel quale l’onda del segnale da trasmettere (onda modulante) viene associata a un’onda portante (onda modulata) che ha caratteristiche proprie più adatte alla trasmissione.

Esistono tre diversi tipi di modulazione: di frequenza (FM, Frequency Modulation), di ampiezza (AM, Amplitude Modulation) e di fase (PM, Phase Modulation). La loro realizzazione consiste nel trattare l’onda portante in modo che, istante per istante, la sua frequenza, la sua ampiezza o la sua fase, rispettivamente, varino in misura proporzionale alle relative variazioni del segnale da trasportare. La banda di frequenze, vale a dire l’intervallo entro cui varia la frequenza dell’onda portante modulata, è diversa in base al tipo di modulazione. La modulazione permette di adattare segnali diversi a uno stesso canale e di rendere la trasmissione più efficiente, con effetti di interferenza e attenuazione ridotti. Prima della ricezione, il segnale viene sottoposto all’operazione inversa a quella di modulazione, detta demodulazione.

Il sistema AM fu il primo sistema di modulazione impiegato nel campo della radiofonia per trasmissioni a breve e grande distanza. Può essere utilizzato per la trasmissione di segnali audio, nella telefonia a corrente portante e nella trasmissione di immagini fisse via cavo. La modulazione di ampiezza produce onde la cui ampiezza è massima nei punti in cui la modulante presenta i picchi positivi, minima in corrispondenza dei picchi negativi.

Il sistema di trasmissione in AM è particolarmente soggetto a effetti di distorsione, interferenza e rumore, che non possono essere eliminati in fase di demodulazione: diversi disturbi elettrici, prodotti ad esempio dai temporali e dai sistemi di accensione delle auto, generano radiosegnali modulati in ampiezza, che i ricevitori AM riproducono sotto forma di rumore.

Il primo sistema a modulazione di frequenza (FM) per le comunicazioni radio fu messo a punto nel 1936 dall’inventore statunitense Edwin H. Armstrong. Il principale vantaggio di questo sistema rispetto a quello a modulazione di ampiezza consiste nell’essere meno soggetto a scariche e interferenze. Un ricevitore FM non è sensibile ai disturbi generati dai temporali, se è sintonizzato su un segnale d’intensità sufficiente: il rapporto segnale/disturbo è molto più alto in FM che in AM. Le stazioni radio FM, inoltre, possono trasmettere in bande ad altissima frequenza (VHF), nelle quali l’interferenza in AM è spesso molto intensa. La portata di trasmissione su tali bande è piuttosto limitata, per cui stazioni che operano sulla stessa frequenza possono trovarsi a poche centinaia di chilometri l’una dall’altra senza interferire reciprocamente.

Queste caratteristiche, sommate al costo relativamente basso dell’apparecchiatura necessaria per attrezzare una stazione radiotrasmittente FM, determinarono nel dopoguerra la rapida espansione della modulazione di frequenza. Poiché necessita di un’ampiezza di banda maggiore della modulazione di ampiezza, ma è meno sensibile alle interferenze, la modulazione di frequenza è usata per trasmettere musica in stereofonia ad alta fedeltà, per il segnale audio delle trasmissioni televisive e per la trasmissione via satellite.

Il sistema a modulazione di fase (PM) presenta caratteristiche molto simili a quelle della modulazione di frequenza; per questo motivo entrambe vengono spesso riunite sotto la denominazione comune di “modulazioni angolari”. La PM e la FM si distinguono fondamentalmente per le bande di frequenza del segnale modulato e per la maggiore stabilità della frequenza portante nella modulazione di fase rispetto a quella della modulazione di frequenza. Il sistema PM, che consiste nella variazione della fase dell’onda portante in base alla forma del segnale modulante da trasmettere, è spesso utilizzato per ottenere l’amplificazione del segnale nei sistemi in FM.