Cours Thème VI TRANSMISSION DU SIGNAL

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Cours Thème VI
TRANSMISSION DU SIGNAL
Emetteur : C'est le dispositif qui permet la transmission, par une onde électromagnétique, du signal modulé ( exemples ci-dessus )
- amplificateur + antenne ( propagation dans l'espace )
- diode émettrice ( propagation par fibre optique ).
I- GÉNÉRALITÉS SUR LA PROPAGATION
Récepteur : Il reçoit des ondes électromagnétiques sélectionne et reconstitue le signal
modulé transmis par l'émetteur ( exemples ci-dessous )
- antenne + amplificateur ( propagation dans l'espace )
- diode réceptrice ( propagation par fibre optique ).
1- Organisation d'une chaîne de transmission
Onde en
espace libre
ou ligne
Signal
modulé
Signal à
transmettre
Modulateur
Emetteur
Démodulateur : Il reçoit le signal modulé provenant du récepteur pour en extraire le
signal contenant l'information d'origine.
2- Milieux de transmission des ondes électromagnétiques
Signal
porteur
Air ou vide : Les champs magnétiques et électriques se propagent à la vitesse de la
lumière ( c ≈ 3.108 m.s-1 ).
Signal
modulé
Onde reçue
Récepteur
Câbles : La vitesse de propagation dépend de la nature de l'isolant utilisé dans la ligne
1
( v=
).
εµ
Signal
reconstitué
Démodulateur
Fibres optiques : Le signal porteur est une onde lumineuse qui se propage dans un
guide appelé " fibre optique ".
Signal à transmettre : - signal analogique ( audio ou vidéo )
- signal numérique ( vidéo, téléphonie, données informatiques ).
3- Grandeurs physiques liées à la propagation
Modulateur : Un signal ne peut se propager seul, il doit avoir pour support un signal
porteur qui sera modulé par le signal à transmettre.
Signal à transmettre
Signal modulé
t
t
Modulateur
Fréquence : C'est la fréquence f du signal porteur ( sinusoïde ) dont quelques exemples
sont mentionnés ci-dessous :
- Canal TV 28 : 527,25 MHz pour l'image et 533,75 Mhz pour le son.
- Bande FM : de 87,5 MHz à 108 Mhz.
- Radio et TV satellite : de 10,7 GHz à 12,75 GHz.
Période : T =
Vitesse de propagation ou célérité : C'est la vitesse v de l'onde en m.s-1.
Signal porteur ( porteuse )
t
TS IRIS ( Physique Appliquée ) Christian BISSIERES
1
avec T en (s) et f en (Hz )
f
Longueur d'onde : C'est la longueur λ en (m) d'une période de l'onde λ = c.T =
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c
.
f
Pour faire l'étude de la propagation le long de la ligne, il faut modéliser la ligne en la
décomposant en une suite de quadripôles mis en cascade.
Une très petite longueur dx de ligne sera équivalente au schéma ci-dessous :
3- Expression temporelle d'un signal propagé
On considère ici un signal se propageant sans distorsion ni atténuation le long d'un axe Ox.
Le signal à l'abscisse zéro a pour expression temporelle s(t).
Essayons d'établir l'expression temporelle de ce signal lorsqu'il arrive à l'abscisse x sachant
qu'il se propage à la vitesse v.
x
Le signal atteint l'abscisse x avec un retard t ' = l'expression du signal devient donc
v
x

s ( t - t' ) soit s t −  .
v

L'allure temporelle du signal à l'abscisse zéro puis à l'abscisse x est représenté ci-dessous :
i(x)
R dx
V(x)
0
t
t
distance
0
L dx
G dx
x
C dx
V(x+dx)
x+dx
- Les grandeurs R et L représentent la résistance et l'inductance du conducteur par unité de
longueur ( R en Ω/m et L en H/m ).
- Les grandeurs G et C représentent la conductance et la "capacité" de l'isolant par unité de
longueur (G en S/m et C en F/m ).
S ( t - x/v )
S (t)
i(x+dx)
2- Impédance caractéristique
Lorsque le fil est infini ( pas de réflexion en bout de ligne ), on définit l'impédance
x
caractéristique ZC de la ligne : Z C =
II- TRANSMISSION PAR CABLES ( LIGNES )
R + jLω
.
G + jCω
Exemple : ZC = 50 Ω pour les câbles coaxiaux BNC de laboratoire ( réseau informatique ).
1- Modélisation de la ligne
3- Vitesse de propagation
G
ZR
0
l
Considérons ici que la ligne est à faibles pertes ( R ≈ 0Ω/m et G ≈ 0S/m ), on démontre
1
.
alors que la vitesse de propagation vP du signal dans la ligne est : v P =
LC
x
Exemple : pour un câble coaxial BNC on a mesuré L = 257 nH/m et C = 97,5 pF/m.
Ce qui donne ZC ≈ 51 Ω et vP ≈ 2.108 m/s .
Soit une ligne de longueur l, alimentée à une extrémité par un générateur HF ( hautes
fréquences ) et fermée à l'autre extrémité sur une impédance ZR.
Remarque importante : la longueur l de la ligne est grande devant la longueur d'onde λ
du signal, la tension et le courant seront donc variables le long de
la ligne.
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4- Adaptation d'impédance
5- Affaiblissement et distorsion
Supposons que le générateur HF ne transmet qu'une seule impulsion sur la ligne.
Observons la transmission d'une impulsion de largeur finie ( chronogramme ci-dessous ):
Ligne "ouverte" ( ZR = ∞ )
Signal à transm ettre
L'extrémité de la ligne est en "circuit ouvert" ce qui correspond à ZR = ∞.
On constate alors une réflexion du signal en bout de ligne, ce signal réfléchit va revenir
vers le générateur HF.
t
S ignal réfléchi
en bout de ligne
VGénéH F
0
S ignal géné H F
La réflexion "positive" est mise en évidence
à l'oscilloscope branché aux bornes du
générateur ( chronogramme ci-dessous ) :
Durant la propagation dans la ligne, le signal se déforme.
Les fréquences constituant le signal sont atténuées et déphasées.
t
Ligne "court-circuitée" ( ZR = 0 )
Le signal reçu en bout de ligne est représenté ci-dessous :
0
L'extrémité de la ligne est en "court-circuit" ce qui correspond à ZR = 0.
On constate alors une réflexion du signal en bout de ligne, ce signal réfléchit va revenir
vers le générateur HF.
Signal reçu en bout de ligne
VGénéH F
La réflexion "négative" est mise en
évidence à l'oscilloscope branché aux
bornes du générateur ( chronogramme cidessous ) :
S ignal géné H F
0
t
t
0
S ignal réfléchi
en bout de ligne
Ligne "adaptée" ( ZR = ZC )
L'extrémité de la ligne est "fermée" sur son impédance caractéristique donc ZR = ZC .
On constate alors l'absence de réflexion du signal en bout de ligne, on dit que la ligne
est adaptée.
VGénéH F
S ignal géné H F
L'absence de réflexion est mise en évidence
à l'oscilloscope branché aux bornes du
générateur ( chronogramme ci-dessous ) :
t
0
Remarque : La réflexion d'un signal mal maîtrisée peur entraîner la destruction de
l'émetteur. Il faudra donc adapter la ligne pour ne pas avoir de réflexion.
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III- TRANSMISSION PAR FIBRES OPTIQUES
Loi de la réfraction ( Descartes )
1- Schéma d'ensemble d'une liaison optique guidée
Un rayon incident se propageant dans un milieu
d'indice n1 vers un milieu d'indice n2 subit une
déviation ( rayon réfracté ) définie par la relation :
Onde lumineuse
Emetteur
Codeur
Module
Emission
Fibre optique
n1 sin i1 = n 2 sin i 2
Récepteur
Module
Réception
n2
Exemples :
c Calcul de i2 pour i1 = 60° , n1 = 1 (air) et n2 = 1,33 (eau)
 1

n
sin 60°  ≈ 40,5° .
Solution : sin i 2 = 1 sin i1 ⇒ i 2 = sin −1
1
,
33
n2


d Calcul de l'indice n2 du verre sachant que i1 = 48,6° ; n1 = 1 (air) et i2 = 30°
sin 48,6°
sin i1
Solution : n 2 = n1
≈ 1,5.
= 1×
sin i 2
sin 30°
b- Réflexion totale
Supposons que le rayon incident provienne du milieu d'indice le plus élevé ( n2 > n1 ).
Augmentons l'angle i2 jusqu'à avoir i1 = π/2 et notons i2R cet angle.
Si on augmente encore i2, le rayon se réfléchit complètement sur la surface de séparation
des deux milieux. C'est le phénomène de réflexion totale ( schéma ci-dessous ).
Isolation galvanique ( pas de contact électrique entre émetteur et récepteur ).
Immunité au bruit ( insensibles aux perturbations radio … ).
Très faible perturbation de l'environnement électromagnétique.
Grand débit d'information ( bande passante élevée ).
n1
n2 > n1
i2R
2- Notions sur la propagation de la lumière
a- Réfraction
L'indice n d'un milieu est définit par la relation :
π/2
Réflexion totale
lorsque i2 > i2R
Exemple : Calcul de l'angle minimal de réflexion totale i2R pour l'eau et le verre ( n1 =1 )
c
avec c = 3.108 m.s-1 ( vitesse de la lumière dans le vide )
v
et v = vitesse de la lumière dans le milieu.
Solution : pour l'eau, sin i 2 R =
n1
n
1
π
sin
⇒ i 2R = sin −1 1 = sin −1
≈ 48,8°
n2
2
n2
1,33
1
n
pour le verre, i 2R = sin −1 1 = sin −1
≈ 41,8°.
1,5
n2
Exemples : n = 1 ( vide ou air ) ; n ≈ 1,33 ( eau ) et n ≈ 1,5 ( verre ordinaire ).
i2
i1 est l'angle incident ( angle par rapport à la normale );
i2 est l'angle réfracté ( toujours par rapport à la normale ).
Avantages de la liaison optique
n=
n1
Décodeur
Le codeur adapte l'information numérique à transmettre ( détection d'erreur, modulation
numérique ).
Le module d'émission transforme les signaux logiques en impulsions de courant
d'injection.
L'émetteur convertit les impulsions de courant en puissance lumineuse envoyée à
l'entrée de la fibre optique.
La fibre optique guide l'onde lumineuse.
Le récepteur reçoit la puissance lumineuse et la transforme en impulsions de courant
( photodiode ).
Le module de réception transforme les impulsions de courant en signaux logiques et
élimine les distorsions dues à la propagation.
Le décodeur reconstitue l'information numérique ( démodulation et détection d'erreur ).
c
d
e
f
i1
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On remarque que l'énergie d'émission est concentrée sur une plus faible plage de
longueur d'onde que pour une DEL, la couleur est donc assez "pure".
3- Emetteurs optiques
a- Diodes électroluminescentes ( LED ou DEL )
densité d'énergie
Principaux semi-conducteurs ( classement en fonction de λ0 longueur d'onde )
( infrarouge lointain )
Si
→
λ0 = 1127 nm
( proche infrarouge )
GaAs
→
λ0 = 885 nm
λ0 = 650 nm
( rouge )
GaAs0,6 P0,4 →
λ0 = 620 nm
( orange )
GaAs0,35 P0,65 →
λ0 = 564 nm
( jaune )
GaAs0,15 P0,85 →
( vert )
GaPN
→
λ0 = 540 nm
( bleu ) mise au point récente.
GaN
→
λ0 = 354 nm
D iode laser rouge
670 nm 3m W
1
20 nm
λ ( nm)
0
660
Répartition spectrale de l'énergie
670
680
Utilisations :
→ Télécommunications.
→ Lecteurs de CD.
→ Lecteurs de code-barre.
→ Pointeurs optiques.
La courbe ci-dessous représente la répartition spectrale d'énergie pour une diode
infrarouge de type TIL32 utilisée, par exemple, dans les télécommandes.
On remarque que le spectre est large, ce qui veut dire que l'énergie est répartie sur une
large plage de longueur d'onde ( la couleur n'est pas très "pure" ).
4- Récepteurs optiques
densité d'énergie
Diode infrarouge
TIL32
1
a- Photorésistances
La photorésistance est une résistance variable en fonction de l'éclairement qu'elle reçoit.
Le principe est basé sur l'effet photoélectrique dans un semi-conducteur de type N.
Exemple : photorésistance VT 935 G
100 nm
λ ( nm)
0
890
940
-
990
b- Diodes Laser ( Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation )
Caractéristiques générales :
Principal semi-conducteur :
Le semi-conducteur utilisé est du type Ga-Al-As, il est monté en cavité résonnante.
L'énergie est concentrée dans la cavité et la lumière émise est assez pure et très
directrice.
Répartition spectrale d'énergie :
La courbe ci-dessous représente la répartition spectrale d'énergie pour une diode laser
de type 670 nm ( rouge ) et 3mW utilisée, par exemple, pour des "visées laser" .
Pointe de réponse spectrale : 550 nm ( vert – jaune )
Résistance pour E = 10 lux : ≈ 10 kΩ
Résistance d'obscurité : ≈ 1 MΩ
Temps de réponse : ≈ 20 ms.
- Bonne sensibilité
- Inertie élevée ( temps de réponse important )
- Bruit de fond important.
La photorésistance est en général utilisée pour le contrôle automatique de luminosité
( éclairage, appareils photo et caméra ).
Elle est très peu utilisée dans les liaisons optiques à cause de son temps de réponse élevé.
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b- Photodiodes
La figure ci-dessous représente les trois principaux types de fibres :
Ce sont des diodes à jonction PN avec la région P fortement dopée.
Elles sont branchées en inverse ( sens bloqué ) et le courant négligeable dans l'obscurité
va devenir important sous éclairement de la jonction.
Exemple : photodiode Centronic AEPX 65 ( grande vitesse )
-
Plage de longueur d'onde : 400 – 1000 nm ( visible + infrarouge ).
Pointe de réponse spectrale : 800 nm ( rouge ).
Sensibilité ( U = 5V et λ = 820 nm ) : 0,35 A / W.
Temps de monté du courant photo : 1 ns.
Caractéristiques générales :
- Bonne sensibilité.
- Temps de réponse très faible ( rapide ).
La photodiode est en général utilisée dans les systèmes d'alarme, les codeurs optiques, la
détection de fluctuation de lumière et la détection d'impulsions lumineuses rapides
( fibres optiques ).
Les fibres multimodes à saut d'indice :
- Diamètre du cœur : 100 à 600 µm.
- Bande passante : 10 à 50 MHz.km.
- Affaiblissement à 850 nm : ≤ 5 dB / km.
c- Phototransistor
Même caractéristiques que les photodiodes, mais avec des gains en courant compris entre
100 et 900.
⇒ Utilisée pour des liaisons jusqu'à 2 km, avec un débit maximal de 50 M bits/s .
5- La fibre optique
Les fibres multimodes à gradient d'indice :
a- Généralités
- Diamètre du cœur : 100 µm.
- Bande passante : 500 MHz.km.
- Affaiblissement à 850 nm : < 5 dB / km.
Une fibre optique est constituée par un premier milieu d'indice n1 ( cœur ) entouré par un
second milieu d'indice n2 ( gaine ou manteau ). L'indice n1 est supérieur à l'indice n2 .
Lorsque la lumière est injectée dans le cœur elle se propage, soit en ligne droite
( monomode ), soit par une succession de réflexions internes ( multimode ) comme
l'illustre le schéma ci-dessous :
n0
θ0
⇒ Utilisée pour des liaisons longues, avec un grand débit : 150 M bits/s .
Les fibres monomodes :
n2
a
n1
i1
coeur
gaine
- Diamètre du cœur : 10 µm.
- Bande passante : plusieurs GHz.km.
- Affaiblissement à 850 nm : 2 dB / km.
b
i1
⇒ Utilisée pour des liaisons longues, avec un haut débit : 500 M bits/s .
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La modulation d'amplitude est essentiellement une opération de multiplication :
IV- MODULATION D'AMPLITUDE ET MODULATION DE
FRÉQUENCE
1- Modulation d'amplitude ( AM )
s(t) = S cos Ωt
a- Expression temporelle du signal modulé en amplitude
Signal modulant BF
Signal basse fréquence BF contenant l'information :
s(t) = S cos Ω t
Modulateur
AM
Porteuse HF
v(t) = p(t) + k s(t) p(t)
Signal AM
p(t) = P cos ωot
Signal B F ( modulant )
On a v(t) = p(t) + k s(t) p(t) = ( 1 + k s(t) ) p(t) = ( 1 + k.S cos Ωt ) p(t)
v(t) = ( 1 + m cos Ωt ) p(t) avec m = k.S
t
Définition : Dans l'expression du signal AM : v(t) = ( 1 + m cos Ωt ) p(t) , la constante m
est appelée indice de modulation.
b- Spectre du signal AM
Signal haute fréquence HF ( porteuse ) :
p(t) = P cos ω ot
v(t) = ( 1 + m cos Ωt ) p(t) = ( 1 + m cos Ωt ) P cos ω0t
v(t) = P cos ω0t + mP cos Ωt cos ω0t
mP
mP
v(t) = P cos ω0t +
cos(ω0 − Ω) t +
cos(ω0 + Ω) t
2
2
Pour un signal BF sinusoïdal, il apparaît dans le signal AM, trois composantes spectrales
ω
Ω
de fréquences respectives f0 ; f0 – F et f0 + F ( avec f 0 = 0 et F0 = 0 ).
2π
2π
Expression de v(t) :
Signal H F ( porteuse )
t
Spectre d'amplitude
du signal AM
P
Porteuse
Signal AM ( porteuse modulée en amplitude par le signal BF) :
v(t) : signal AM
P (1+ m )
mP
2
Porteuse modulée en amplitude
Enve loppe
0
P (1-m )
t
f0-F
f0
f0+F
f
B=2F : encombrement spectral
0
-P (1-m )
Lorsque le signal BF est sinusoïdal, le spectre du signal AM est composé d'une raie à la
fréquence f0 ( porteuse ) et de deux raies latérales de fréquences respectives f0-F et f0+F.
La largeur spectrale du signal AM est donc égal à 2F.
-P (1+ m )
Raie latérale
supérieure
Raie latérale
inférieure
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Remarque : Le signal BF est en général un signal composé d'un grand nombre de
fréquences ( spectre continu ).
La modulation a permis de déplacer le spectre du signal BF autour de la
fréquence de la porteuse pour permettre la transmission ( figure ci-dessous ):
d- Démodulation d'un signal AM à porteuse supprimée
Le principe est simple, il suffit de multiplier le signal AM par la porteuse et ensuite
effectuer un filtrage passe-bas ( figure ci-dessous ):
Spectre d'amplitude du signal AM
( signal BF à spectre continu )
Reconstitution
de la porteuse
Bande latérale
supérieure
f0-FMAX
f0
f0+FMAX
Vo cos ωot
signal synchrone
avec la porteuse
f
A la sortie du multiplieur, de constante k1 on obtient :
B=2FMAX : encombrement spectral
v1 ( t ) = k1kSPV0 cos 2 ω0 t cos Ωt
c- Principe de modulation
k kSPV0
(1 + cos 2ω0 t ) cos Ωt
v1 ( t ) = 1
2
Le signal v1 (t) a donc trois composantes sinusoïdales :
k kSPV0
k kSPV0
v1 ( t ) = 1
cos Ωt + 1
[cos(2ω0 − Ω )t + cos(2ω0 + Ω )t ]
2
4
On peut effectuer une modulation AM par multiplication du signal modulant et de la
porteuse.
s(t) = S cos Ω t
v2(t) : signal BF
Filtre passe-bas
Bande latérale
inférieure
FMAX
v1(t)
Porteuse
Bande passante
du signal BF
0
v(t) = kSP cosωot cos Ωt
v(t) : signal AM
Modulation d'amplitude
à porteuse suprimée
t
composantes HF
Le filtre passe-bas élimine les composantes HF d'où :
k kSPV0
k kPV0
v 2 (t) = 1
cos Ωt = K.s( t ) avec K = 1
.
2
2
t
0
Reconstitution de la porteuse :
s(t) = S cos Ωt
Signal modulant BF
Porteuse HF
Signal AM
p(t) = P cos ωot
Remarque : Ce procédé se nomme modulation d'amplitude à porteuse supprimée.
La puissance de l'émetteur sert uniquement pour transmettre le signal
contenant l'information ( absence de la raie "porteuse" dans le spectre ).
La difficulté consiste à reconstituer une porteuse absente dans le signal de réception.
On utilise pour cela une boucle à verrouillage de phase ( PLL ) dont le principe est
résumé dans le schéma ci-dessous :
v(t) = k s(t) p(t)
Filtre passe-bas
Φe(p)
signal AM
0
Page 8 sur 12
1
1 + τp
Oscillateur
commandé en
tension
V.C.O
Φs(p)
Porteuse reconstituée
t
0
t
Grossièrement, on peut dire que la PLL n'est sensible qu'à la phase ( fréquence ) et non à
l'amplitude. Le signal en sortie sera donc d'amplitude constante et à la fréquence de la
porteuse.
2- Modulation de fréquence FM
a- Expression temporelle du signal FM
e- Démodulation par détection d'enveloppe
s(t) = S cos Ωt
Dans le cas d'une modulation avec porteuse, la démodulation peut se faire à l'aide de
composants discrets : une diode de redressement rapide et un condensateur.
signal démodulé
D
Signal
AM
C
R
Signal
démodulé
Signal modulant BF
D émodulation par détection
d'enveloppe
Modulateur
FM
Porteuse HF
v(t) = P cos [ ωot + m sin Ωt ]
Signal FM
p(t) = P cos ωot
t
0
Chronogrammes :
p(t) = P cos ω ot
Signal H F ( porteuse )
signal AM
t
Les conditions nécessaires pour une démodulation correcte sont :
- m<1
- ω >> Ω ( au moins 100 fois plus grand ).
s(t) = S cos Ω t
En pratique, les réglages suivants sont utilisés :
-
f = fi = 455 kHz ( fréquence intermédiaire )
m ≈ 70 %
FMAX = 5 kHz
La constante de temps τ = RC doit être petite devant T = 2π / Ω.
Pour filtrer la haute fréquence, τ doit être grande devant Tporteuse = 2π / ω.
1
.
→ En pratique, on pourra prendre τ =
FMAX .f i
t
v(t) : signal FM
t
0
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Fréquence instantanée de v(t) :
c- Cas particulier : la modulation FSK
Définition : Le signal modulant s(t) est un signal numérique (Fréquency Shift Keying)
1 d
[ω0 t + m sin Ωt ]
2π dt
ω
mΩ
= 0+
cos Ωt
2π 2π
= f 0 + mF cos Ωt
f (t ) =
Expression temporelle : ( TB sera la période du signal numérique )
Signal HF ( porteuse )
= f 0 + ∆f cos Ωt
avec ∆f = mF, excursion en fréquence du signal FM.
t
La fréquence de la porteuse varie en fonction de l'amplitude du signal BF.
b- Spectre du signal FM
Sig nal BF ( m odulant )
Spectre d'amplitude en volts du signal FM
( m = 5 ; fo = 600kHz (1V) e t F = 50kHz )
0,6
0,5
0,4
t
0,3
0,2
v(t) : signal FSK
0,1
f (kH z )
0
0
200
400
600
800
1000
1200
t
Remarque : Plus l'indice m est grand, plus l'encombrement spectral est élevé.
0
Règle de Carson : La bande passante B nécessaire pour transmettre un signal FM,
d'excursion de fréquence ∆f et modulé par un signal sinusoïdal de
fréquence F, est donné par la formule :
B ≈ 2 ( F+ ∆f ) = 2F ( 1 + m ).
v(t) = V sin [ 2π ( f0 + m(t) ∆f ) t ]
La modulation de fréquence en pratique :
Donc
et
c Emission dans la bande CB : f0 = 27 MHz ; F ≈ 4 kHz et B = 10 kHz ( m ≈ 0,25 ).
⇒ Emission à faible excursion de fréquence ( ∆f ≈ +/- 1kHz ).
d Emission dans la bande FM : f0 = 100 MHz ; F ≈ 20 kHz et B ≈ 200 kHz (m ≈ 4).
⇒ Emission à excursion de fréquence moyenne ( ∆f ≈ +/- 75 kHz ).
si m = +1
si m = -1
Spectre
avec m(t) = +1 bit 1 ou m(t) = -1 bit 0.
v(t) = V sin [ 2π ( f0 + ∆f ) t ] = v1 (t)
v(t) = V sin [ 2π ( f0 - ∆f ) t ] = v2 (t).
v(f)
F1 = f0 + ∆f et F0 = f0 – ∆f.
Vf
En réalité, les raies ont la largeur 2 / TB.
e Emission satellite : f0 = 10 GHz ; F ≈ 8 MHz et B ≈ 30 MHz (m ≈ 1).
⇒ Emission à excursion de fréquence élevée ( ∆f ≈ +/- 8 MHz ).
f
F0 f0 F1
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IV TRANSMISSIONS A MODULATION DIGITALE ( MIC )
Démodulation ( réception )
1- Introduction
K1
Dans les modulations AM et FM déjà étudiées, l'information était véhiculée par un signal
haute fréquence sinusoïdal ( porteuse ).
C
v1(t)- v2(t)
v(t)
R
Multiplicateur
X
s(t)
Dans la modulation digitale, le signal transportant l'information sera de type impulsionnel
( digital ).
K2
si(t)
si(TB)
2- Transmission de mesures
Quand le capteur est éloigné du système d'acquisition, on transmet directement les
données du signal numérisé.
Le signal est donc convertit par un CAN et ce sont les données numériques qui sont
transmises en série.
On parle alors transmission en bande de base ou PCM ( Pulse Code Modulation ).
Le schéma ci-dessous illustre une transmission de type PCM :
Le schéma de principe du démodulateur est représenté ci-dessus :
Le multiplicateur permet de "décaler" le spectre de v(f).
L'ADI monté en intégrateur sera initialisé au début de chaque motif ( fermeture brève de
l'interrupteur K1 ).
L'interrupteur K2 joue le rôle d'échantillonneur bloqueur et termine la reconstitution du
signal numérique.
signal analogique
16
14
12
signal
échantillonné
10
8
6
4
2
t
0
PCM
1000
Page 11 sur 12
1111
1010
0010
0100
1101
t
Autres exemples de modulations d'impulsions :
L'observation de l'oscillogramme nous permet d'en déduire les caractéristiques de la
liaison RS 485 :
signal analogique
c
d
e
f
points de
mesures
t
Modulation d'amplitude
d'impulsion.
Pulse Amplitude Modulation
PAM
Les valeurs normalisées de vitesse transmissions sont : 300 ; 600 ; 1200 ; 2400 ; 9600 ou
19200 bauds.
t
Modulation de largeur
d'impulsion.
Pulse With Modulation
Le "0" logique correspond à une tension de +3V ( ligne au repos ).
Le "1" logique correspond à une tension de –3V.
9 bits sont transmis, il y a donc un bit de start de niveau logique "1" (le plus à gauche)
La transmission d'un bit dure 50 µs, ce qui donne une fréquence de 20 000 bits/s .
La valeur exacte est 19200 bits/s ou 19200 bauds.
Une autre propriété de cette liaison est de transmettre en premier le bit de poids faible.
L'octet transmis dans notre exemple est donc : [ 1 0 0 1 1 0 1 0 ].
PWM
t
Modulation de position
d'impulsion.
Pulse Position Modulation
PPM
3- Exemple de transmission numérique : la liaison RS 485
La liaison série RS 485 s'effectue sur deux fils et peut atteindre plusieurs centaines de
mètres.
L'oscillogramme ci-dessous correspond à la transmission d'un octet.
1 V / div
0 volt
100 µs / div
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Cours Thème VI TRANSMISSION DU SIGNAL

Transcription

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