la modulation d`amplitude

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TRANSMISSION DES SONS ET DES IMAGES PAR ONDES HERTZIENNES
1 - LE PROBLEME
1.1) Les informations que l’on souhaite transmettre
Elles correspondent en général à des signaux de basse fréquence. Par exemple, une onde sonore (20 Hz à 20 kHz) transformée
au préalable en signal électrique de même fréquence par un microphone.
1.2) La transmission
a) Le signal électrique à transmettre est communiqué à une antenne couplée avec le circuit émetteur.
Celle-ci rayonne dans l’espace une onde électromagnétique (O.E.M.) qui se propage dans le vide ou dans l’air à la vitesse de la
lumière (c = 3.108 m.s-1), jusqu’au récepteur.
b) Pourquoi un signal audio ne peut-il pas être transmis directement ?
F Les signaux issus de sources différentes se superposeraient, puisqu’ils correspondent tous à la même gamme de
fréquences; on recevrait par exemple toutes les stations radio en même temps.
F Les ondes électriques de basse fréquence, correspondant aux signaux audio, ont une portée très réduite; par contre cette
portée croit énormément avec la fréquence du signal.
F Plus la fréquence de l’onde transmise est élevée, plus les antennes sont courtes
c) Conclusion
Quand on veut transmettre un signal basse fréquence (correspondant à un son par exemple) à très grande distance, on le fait
transporter par une onde hertzienne de haute fréquence (O.E.M. de H.F.).
Avant l’émission, le signal est “greffé”, imprimé sur l’O.E.M.H.F., qui se propage en portant le signal B.F.
Au niveau du récepteur, il faudra séparer les deux signaux.
2 - DEFINITIONS
2.1) L’onde porteuse
L’O.E.M.H.F est appelée onde porteuse; elle est produite par un oscillateur (circuit oscillant) qui “attaque une antenne”.
2.2) L’onde modulante
Le signal à transmettre est une tension u(t), qui peut être produite par un microphone ou un signal vidéo pour télé : c’est l’onde
modulante.
a) L’onde modulante peut être “imprimée” sur l’onde porteuse en agissant sur la fréquence de celle-ci. Il s’agit alors de
transmission par modulation de fréquence (M. F.)
e
b) L’onde modulante peut agir sur l’amplitude de la porteuse : il s’agit
alors de transmission par modulation d’amplitude (M.A.)
Remarque : une onde électromagnétique est caractérisée par sa longueur
x
0
d’onde λ et sa fréquence f (λ : distance parcourue par période T) :
c
=
λ = c.T
λ
f
TP N°1 : LA MODULATION D’AMPLITUDE
1 - OBJECTIF
Imprimer l’onde modulante sur l’onde porteuse en agissant sur l’amplitude de cette dernière
2 - LE MULTIPLIEUR :
GOE2
2.1) Principe :
C’est un circuit intégré, à deux entrées E1 et E2 et une sortie S : la fonction de transfert de ce composant est :
US = k x U1 x U2 + U2
avec k = 0,1
2.2) Réalisation pratique :
Sur la plaquette GOE2, E2 correspond à HF et E1 au point Entrées, la sortie S correspond à sortie AM
2.3) Vérification de la fonction de transfert:
Alimenter la plaquette en +15V ; -15V et 0 V (! POLARITE). Réaliser les expériences en prenant les tensions
ci dessous et mesurer dans chaque cas la tension de sortie à l’aide d’un multimètre après l’avoir calculée.
.1 Compléter le tableau suivant
Tension U1 en V
+2V
Tension U2 en V
+3V
-2V
+3V
-2V
-3V
+2V
-3V
Tension US calculée (V)
Tension US mesurée (V)
+ 15 V
Sortie
AM
S
0V
HF
E2
E1
Entrées
-15 V
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.2 La fonction de transfert est-elle vérifiée ?
Remarque : cette fonction est valable aussi bien pour les tensions variables que les tensions constantes .
3 - LA MODULATION D'AMPLITUDE
3.1) Qu’est-ce que la modulation d’amplitude ?
3.1.1) Le phénomène :
On alimente le multiplieur par une tension u1(t) , variable basse fréquence , délivrée par le GBF1 qui représentera l’information
à transmettre (u1 = Um1 cos ωt) et u2(t), variable haute fréquence , délivrée par le module GBF2 ,qui représentera le signal
porteur (u2 = Um2 cos Ωt)
.3 Montrer que uS peut s’écrire uS = A(t) cos Ωt
avec
A(t) amplitude du signal, variable dans le temps :
.4 Donner l’expression de l’amplitude A , en fonction de k, ω, t, Um1, et Um2 : pourquoi parle-t-on de modulation d’amplitude
? Trouver Amax et Amin
3.1.2) Le taux de modulation :
Amax − Amin
Amax  Amin
.5 En utilisant l’expression de uS et la définition , exprimer m le plus simplement possible .
Il est défini par : m=
3.2) Vérification expérimentale
3.2.1) Réglage des tensions :
a) Régler le GBF 1 , qui fournira le signal à transmettre ( signal modulant ) avec une tension u1(t) d’amplitude U1 = 3 V et de
fréquence f1 voisine de 100Hz ( basse fréquence ): visualiser sur l’écran de l’oscilloscope .
b) Régler le GBF 2 , qui fournira le signal porteur ( signal modulé ) avec une tension u2(t) d’amplitude U2 = 2,5 V et de
fréquence f2 voisine de 8000Hz ( haute fréquence ) : visualiser sur l’écran de l’oscilloscope .
3.2.2) Montage:
a) Alimenter le multiplieur (module GOE2) en +15V ; -15V et masse et le module GOE1 qui servira de GBF2 (régler
l’amplitude avec le potentiomètre niveau)
b) Envoyer la tension u1 sur l’entrée E1 et visualiser sur la voie B de l’oscilloscope .
c) Envoyer la tension u2 sur l’entrée E2 .
d) Visualiser le signal de sortie sur la voie A
.6 Compléter le schéma du montage à réaliser (ci-dessous) en précisant les branchements de l’oscilloscope : le faire vérifier
puis le réaliser .
GOE2
+ 15 V
Sortie
AM
0V
HF
E2
E1
Entrées
-15 V
S
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3.2.3) Observations :
.7 Après avoir décalé les 2 voies de l’oscilloscope , représenter en vraie grandeur l’écran de cet oscilloscope (voies A et B)
ci-dessous :
Kv1 =
Kv2 =
b =
Kv1 =
Kv2 =
b =
.8 Comparer la fréquence du signal modulant avec la fréquence de l’enveloppe de la tension de sortie .
.9 Vérifier que la fréquence de la tension de sortie est la même que celle du signal porteur .
.10 Vérifier , en modifiant les fréquences des signaux d’entrée que cela ne change rien aux conclusions .
3.2.4) Détermination de m :
.11 En utilisant la définition du 3.1.2. ,calculer m : le résultat trouvé est-il conforme à l’expression littérale établie
précédemment ?
3.3) Les Conditions d’une bonne modulation
3.3.1) Expérience 1 :
.12 Fixer Um1 à 11 V : Observer uS. Que remarquez-vous ? Pourquoi peut-on dire que la modulation n’est pas bonne ?
.13 Quelle est la valeur limite de Um1 pour obtenir une bonne modulation ?
.14 En déduire la valeur limite de m .
3.3.2) Expérience 2 :
Passer en XY sur l’écran de l’oscilloscope et observer :
.15 une bonne modulation
(Um1 =
) : remarques
.16 une mauvaise modulation
(Um1 =
) : remarques
.17 Conclure .
Remarque : cette méthode s’appelle ‘’la méthode du trapèze’’