Elettromagnetismo

01/12/2024

In qualsiasi sistema moderno di comunicazione l’informazione è veicolata da segnali elettrici o ottici. Sia che si considerino i più moderni dispositivi wireless, sia cablati, vi è sempre un livello - comune a tutti i mezzi di comunicazione - al di sotto dei sette livelli dello standard ISO/OSI. Questo “livello 0” è il livello dell’onda elettromagnetica.Comunque sia generato il segnale elettrico a cui `e associato il bit d’informazione, questo si propaga nello spazio libero (dispositivi wireless etc.) o lungo cavi (connessioni USB etc.) sotto forma di una perturbazione dei campi elettrici e magnetici. Tale perturbazione che, nel primo caso, si propaga liberamente nello spazio e, nel secondo, resta confinata in prossimità dei cavi, prende il nome di onda elettromagnetica. Lo studio delle onde elettromagnetiche e della loro propagazione è quindi alla base del substrato fisico di gran parte dell’ingegneria dell’informazione. L’onda elettromagnetica, nella sua forma più semplice, è un segnale monocromatico, ovvero una sinusoide di durata indefinita e frequenza f fissata. L’unità di misura della frequenza è l’hertz [Hz] e rappresenta il numero di periodi dell’oscillazione armonica in un secondo. Come è noto, un segnale che trasporti un reale contenuto informativo è invece rappresentabile come sovrapposizione di segnali sinusoidali monocromatici a frequenze diverse ed è caratterizzato da un proprio spettro e da una propria occupazione di banda, ovvero da un intervallo di frequenze all’interno del quale lo spettro è significativamente diverso da zero. Per esempio, un segnale audio telefonico standard occupa 4kHz di banda (la voce umana comprende frequenze da un minimo di 100Hz, fino a circa 1500Hz) mentre un audio ad alta qualità in modulazione di frequenza (FM - frequency modulation) - occupa una banda di 15kHz ed un segnale televisivo - immagini a colori audio e dati digitali (televideo) occupa circa 7MHz. I nuovi standard DVB-T (1 e 2) hanno occupazioni di banda paragonabili ma con una qualità più elevata o con pari qualità ma con più trasmissioni per canale, in multiplexing. Tali segnali sono usualmente trasmessi utilizzando delle forme di modulazione che traslano lo spettro verso regioni a più alta frequenza. Sempre restando in tema di radio FM, l’effettiva trasmissione del segnale modulato avviene nella banda da 85.7 a 108 MHz.