Generalmente i segnali elettrici hanno una forma d'onda qualsiasi, a volte anche molto complessa, che però può essere ricondotta a tipi di forme più semplici e regolari, come ad es. l'onda sinusoidale, l'onda quadra e così via (i cosiddetti segnali canonici).
La forma d'onda sinusoidale, in particolare, è importantissima perché, secondo la teoria matematica dell'analisi armonica di Fourier, ad essa è possibile associare qualsiasi altra forma d'onda periodica.
La teoria di Fourier stabilisce che una funzione periodica può essere scomposta nella somma di un certo numero di "armoniche" sinusoidali, la cui ampiezza è facilmente calcolabile tramite integrali definiti e la cui frequenza è multipla (intera) della frequenza del segnale originario (cioè di frequenza uguale, doppia, tripla, ecc.).
Da ciò deriva il fatto, molto rilevante, che è possibile studiare un segnale, e quindi il suo contenuto informativo, non soltanto nel dominio del tempo ma anche nel dominio della frequenza.
Volendo rappresentare graficamente, su un piano cartesiano, l'ampiezza delle armoniche in funzione della frequenza, otterremo il cosiddetto "spettro" del segnale.
Il problema è che gli spettri dei segnali non sono tutti uguali ma variano a seconda del tipo di informazione che trasportano: ad esempio un segnale audio arriva al massimo a 20kHz, un segnale televisivo arriva ad un massimo di 5MHz, un'onda quadra ha infinite armoniche e così via.
Dobbiamo quindi distinguere i segnali in banda base, che rimangono, anche se manipolati, nella loro gamma di frequenze originaria, dai segnali in banda traslata, che vengono modulati al fine di permetterne la trasmissione a distanza.
A proposito dei sistemi in banda traslata, occorre ricordare che il segnale "modulante", quello originario, viene manipolato da un modulatore, il quale lo compone opportunamente con una "portante" ad alta frequenza, dando origine ad un segnale "modulato" che ha la stessa energia della portante e l'informazione della modulante (che risulta traslata in frequenza e quindi più adatta ad essere trasmessa a distanza).
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Per concludere, vorrei far notare che di solito gli spettri vengono opportunamente filtrati allo scopo di ridurne la banda passante: ad es., il segnale telefonico viene ridotto alla gamma 300-3400Hz, il segnale modulato in AM alla gamma 50-4500Hz, il segnale modulato in FM alla gamma 20-15000Hz e così via.
Buona lettura
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