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TS Spécialité-Produire des signaux-Communiquer 1 T.P-cours de Physique n°15 :RECEPTION D’UNE EMISSION RADIO Objectif : étudier la réalisation d’un récepteur radio et comprendre son fonctionnement lors de la réception d’une sattion radio. A. Étude de quelques stations émettrices. Les ondes radio, émises par les antennes des stations radiophoniques, se propagent dans l'air et sont captées par les postes de radio. Un sélecteur permet de choisir différentes gammes de fréquence ou de longueur d'onde: − Grande Ondes (GO): 150 kHz – 255 kHz / 2000 m – 1176 m − Petites Ondes (PO): 520 kHz – 1605 kHz / 577 m – 187 m − Modulation de fréquence (FM): 80 MHz – 110 MHz / 3,75 m – 2,7 m Dispositif permettant de recevoir la radio en modulation d’amplitude Les stations de radio qui transmettent en modulation d'amplitude, émettent sur la bande "Grandes Ondes". A.1. Les différentes stations émettrices en modulation d’amplitude. Compléter le tableau suivant concernant quelques radios émettant en modulation d'amplitude qu'il est possible de capter depuis la France : (source : http://www.bric-a-brac.org/radio/modulation.php) Station émettrice France Inter Fréquence (kHz) 162 Longueur d’onde (km) 1,85 Europe 1 RMC RTL 216 234 1,64 1,28 Reporter ces fréquences et ces longueurs d’onde sur un axe horizontal gradué en fréquence (de 150 kHz à 250 kHz). La largeur de la bande de fréquence, noté ∆f, légalement autorisée pour qu'une radio émette en modulation d'amplitude est de 9 kHz. Déterminer les bandes de fréquence attribuées aux 4 stations et les reporter sur l'axe précédent. Le spectre en fréquence d'un signal porteur haute fréquence F modulé en amplitude avec un signal sinusoïdal de fréquence f est rappelé ci-contre. Quelle est la largeur de l'intervalle de fréquence de ce spectre ? Dans le cas où le signal porteur haute fréquence F est modulé par un signal radio complexe, les fréquences f sont comprises entre 100 Hz et 5 kHz (fréquences des ondes sonores de la voix) : le spectre en fréquence à l'allure ci-contre. Quelle est la largeur de l'intervalle de fréquence de ce spectre ? A.2. Comment sélectionner une station émettrice ? Sachant qu'une antenne peut recevoir toutes les fréquences F des ondes hertziennes hautes fréquences émises par les radios, on doit coupler à l'antenne réceptrice pour sélectionner qu'une seule radio un circuit d’accord. Le circuit d’accord : réaliser le circuit ci-contre, où le GBF délivre une tension sinusoïdale de tension efficace constante et de fréquence f vaR = 10 kΩ Ω riant entre 600 et 1000 Hz. Comment varie la tension efficace uC aux bornes du condensateur lorsque la fréquence varie ? Tracer le graphe de la tension efficace en fonction de la fréquence (attention de conserver constante la tension efficace délivrée par le GBF) GBF L = 1 H, r = 13 Ω à l’aide de Généris. Ce graphe se nomme la courbe de réponse en C = 47 nF tension du circuit (L, C) parallèle. Déterminer le plus précisément possible la valeur de la fréquence qui donne la valeur maximale de uC. Comparer cette valeur à celle donnée 1 par la relation : f0 = . 2π LC Expliquer à l’aide de la courbe le rôle du circuit d’accord. Pourquoi nomme-t-on ce circuit un filtre passe bande ? La bande de fréquence légalement autorisée est de 9 kHz. Quelle condition doit satisfaire la bande passante du circuit d'accord pour avoir une bonne qualité d'écoute ? Que se passerait-il si la bande passante était "trop large" ? "Trop petite" ? TS Spécialité – Partie C – Physique – Produire des signaux, communiquer – Page n°1 – Séance n°5 TS Spécialité-Produire des signaux-Communiquer 2 B. Étude expérimentale d’un récepteur radio. Pour cette étude on utilise un montage situé au bureau dont le schéma est donné ci-dessous. On rajoute un conducteur ohmique de résistance R3 égal à 1kΩ pour faciliter l’interprétation. C=1µF R3 B.1. Compléter les noms des différents étages du récepteur radio sur le schéma simplifié ci-dessous. Antenne ………………………………………………………….. C2 L’ V2 C’ R1 C1 R2 V4 V5 V3 ...................................... ...................................... ...................................... .................................. ....................... ....................... ....................... ....................... ............................................... ............................................... ............................................... ........................................... ........................... ........................... ........................... ....................... .................. .................. .................. .............. B.2. Quels sont les rôles de l'antenne et du circuit d'accord de l'étage "réception et filtrage" ? B.3. On déplace le bâton de ferrite jusqu'à visualiser un signal de grande amplitude en v2. Déterminer la période Tp du signal porteur haute fréquence et en déduire la fréquence F de la porteuse de la station radio captée. Quelle est le nom de la station captée ? B.4. Quel est le rôle de la diode du l'étage "démodulation" ? Quelle est l'allure de la tension V3 si le reste du montage (après R) est déconnecté ? B.5. Reconnecter le montage après la diode .Quel est le rôle du montage démodulation ? Quel est le rôle du circuit (RC) parallèle de l'étage "démodulation" ? Quelle est l'allure de la tension v4 ? B.6. Quel est le rôle du condensateur C2 du l'étage "démodulation" ? TS Spécialité – Partie C – Physique – Produire des signaux, communiquer – Page n°2 – Séance n°5 TS Spécialité-Produire des signaux-Communiquer 8 TS Spécialité – Partie C – Physique – Produire des signaux, communiquer – Page n°8 – Séance n°5 TS Spécialité-Produire des signaux-Communiquer 9 Le circuit d’accord Une antenne peut recevoir toutes les ondes hertziennes émises par les différentes stations. Pour sélectionner une radio particulière de porteuse F, il faut coupler l'antenne à un circuit d'accord (filtre passe-bande) convenablement réglé. La fréquence propre fo du circuit d'accord est alors égale à la fréquence F de la porteuse. D. Réalisation d’un récepteur radio 1) Le rôle de l’antenne est de capter les ondes hertziennes hautes fréquences émises par les stations radio. Le rôle du circuit d’accord de l’étage « réception et filtrage » est de selectionner parmi toutes les porteuses des radios celle dont la fréquence est égale à la fréquence propre du circuit passe bande : f0= F 2) On déplace le bâton de ferrite jusqu’à visualiser un signal de grande amplitude V2. TS Spécialité – Partie C – Physique – Produire des signaux, communiquer – Page n°9 – Séance n°5
