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Frequency domain versus time domain

La teoria di Fourier ci dice che qualsiasi fenomeno elettrico visto nel dominio del tempo è costituito da una o più onde sinusoidali ad una certa frequenza, con un’appropriata ampiezza ed una fase. Il matematico e fisico Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) ha scoperto che funzioni periodiche possono essere espanse in una serie di seni e coseni. Le misurazioni nel dominio della frequenza ci dicono quanta energia è presente ad una particolare frequenza. Si definisce spettro una collezione di forme d’onda sinusoidali che, quando combinate opportunamente, producono il segnale nel dominio del tempo. Il dominio della frequenza è di interesse prenderlo in considerazione in quanto ci consente di determinare il contenuto armonico del segnale. Per esempio, è importante che i sistemi radio cellulari siano controllati per quanto riguardano le armoniche del segnale portante in quanto potrebbero interferire con altri sistemi che operano alle stesse frequenze. Con comuni analizzatori di spettro si effettuano misure di frequenza, di distorsione del segnale, di potenza, di modulazione e di rumore. La potenza trasmessa è un elemento chiave importante nelle misure: poca potenza può significare che il segnale non riesce a raggiungere la destinazione propria; troppa potenza può causare un innalzamento della temperatura operativa del sistema e creare anche distorsioni.

La misurazione della qualità della modulazione è importante per assicurarsi che un sistema lavori in maniera opportuna e che il messaggio di informazione venga trasmesso correttamente. Tests come angolo di modulazione, ampiezza di banda laterale, qualità della modulazione e larghezza di banda occupata sono esempi comuni di misurazioni di modulazione analogica. Invece, la metrica delle modulazioni digitali include  Error Vector Magnitude (EVM), squilibrio in fase e in quadratura (I/Q imbalance), errore di fase, etc…

Nelle comunicazioni in generale una misura importante è quella della distorsione, fattore critico sia per il ricevitore, sia per il trasmettitore. Eccessive distorsioni delle armoniche in uscita dal trasmettitore possono interferire con altre bande di comunicazione. Gli stadi di pre-amplificazione in ricezione devono essere libere della distorsione di intermodulazione in modo da prevenire sovrapposizioni di segnale.

Quello che si vuole di solito misurare è il rumore. Qualsiasi circuito o dispositivo elettronico nella realtà genera rumore. Tests come figura di rumore e rapporto segnale-rumore (SNR – Signal-to-Noise Ratio) sono importanti per caratterizzare le performance di un dispositivo e il suo contributo che apporta a tutto il sistema elettronico.

C’è un importante tipo di analizzatore di segnale il quale digitalizza un segnale nel dominio del tempo e poi usa una tecnica DSP (Digital Signal Processing) che permette di effettuare la trasformata veloce di Fourier (FFT – Fast Fourier Transform) e visualizza il segnale nel dominio della frequenza. Questo analizzatore è il Fourier analyzer. Un vantaggio dell’approccio FFT è che permette di caratterizzare fenomeni single-shot (segnali che presentano eventi singoli). Gli analizzatori Fourier analyzers sono tipicamente utilizzati per analisi di segnali in banda base fino a circa 40 MHz.

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Questa voce è stata pubblicata il agosto 1, 2011 alle 5:37 pm ed è archiviata in Misure Elettroniche per le Telecomunicazioni. Aggiungi il permalink ai segnalibri. Segui tutti i commenti qui con il feed RSS di questo articolo.

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