TP n°4 – Démodulation d`amplitude

TP n°4 – Démodulation d’amplitude
Objectifs :
 Démoduler le signal modulé pour récupérer le signal porteur d’information :
o avec un multiplieur (détection synchrone), suivi d’un filtre passe-bas
o avec un circuit à diode (détection de crête), en repérant les conditions nécessaires au fonctionnement
 Observer les signaux en temps, et en fréquence
1. Nécessité de la démodulation
Une fois le signal modulé
transmis par onde radio et détecté par l’antenne de la chaîne hifi, il faut
pouvoir récupérer le signal d’origine
qui contient l’information que l’on souhaite « écouter ». On doit
donc effectuer la transformation inverse de la modulation : la démodulation.
Il existe plusieurs méthodes pour démoduler un signal modulé en amplitude. Nous allons en voir deux :
 la démodulation synchrone :
o traitement du signal en fréquence, circuit non-linéaire (multiplieur)
o fonctionne quelque soit le taux de modulation
o est peu sensible aux bruits qui ont pu s’ajouter au signal modulé durant la transmission
o plus difficile à réaliser car nécessite de connaître la porteuse utilisée lors de la modulation
 la démodulation par détection de crête :
o traitement du signal en temps, circuit non-linéaire (diode)
o ne fonctionne que pour des taux de modulation
o l’enveloppe contenant l’information a pu être déformée lors de la transmission
o assez facile à réaliser avec circuit RC + diode, il faut que le temps
soit correctement réglé
 Comme au TP précédent, réaliser un signal modulé en amplitude
(valeurs numériques idem TP n°3)
2. Démodulation par détection synchrone
La méthode que nous étudions exige de disposer d’un signal de même fréquence et de même phase que la
porteuse, càd synchrone de la porteuse, c’est pourquoi cette méthode est appelée détection synchrone. Cidessous le schéma de principe :
Signal modulé
Filtre passe bas
vs(t)
Oscillateur local
Fréquence fp
On utilise un multiplieur analogique et on lui envoie en entrée, d’une part le signal modulé, d’autre part le signal
de l’oscillateur local (i.e. celui qui se trouve dans le poste radio qui détecte les ondes hertziennes). En TP, nous
utiliserons directement la porteuse qui a servi à moduler le signal, ce qui rend le dispositif expérimental beaucoup
plus simple qu’en réalité.
En pratique à la réception, on ne dispose pas d’un oscillateur local synchrone de la porteuse utilisée par le
modulateur qui se trouve au niveau de l’antenne émettrice situé souvent à des centaines de kilomètres. On utilise
alors une boucle à verrouillage de phase, système asservi qui permet de synchroniser la phase de l’oscillateur
local à celle de la porteuse.
1
Moreggia PSI 2013/2014
Le signal modulé est multiplié par la porteuse ; le signal obtenu s’écrit donc :
avec
une constante dépendant des différentes amplitudes et de la constante du multiplieur.
 Linéariser ce signal. Représenter son spectre de Fourier.
 Quelle opération réaliser pour récupérer un signal proportionnel à
?
 Réaliser expérimentalement ce dispositif, en injectant en entrée du multiplieur le signal modulé
porteuse utilisée lors de la modulation.
et la
 Réaliser un filtre passe-bas grâce à un circuit RC, en choisissant convenablement les valeurs numériques des
composants.
 Observer les spectres de Fourier du signal en sortie du multiplieur
RC
.
, puis celui à la sortie du filtre
3. Démodulation par détection de crête
On utilisera une diode pour redresser le signal modulé et un circuit RC fonctionnant en détecteur de crêtes pour
éliminer la porteuse et ne garder que l’enveloppe.
u
i
Diode
Si
R=10k

C=100n
 On suppose que la diode est idéale. Tracer la caractéristiqueF i(u) de la diode et rappeler ses deux modes de
fonctionnement, qui sont des égalités conditionnelles (il existe plusieurs niveaux de modélisation de la diode,
on choisit le modèle ‘diode idéale’). Quels sont les dipôles équivalents à la diode correspondants à ces deux
modes ?
 Soient
la constante de temps de la cellule RC, la fréquence de l’enveloppe (celle de
) et la
fréquence de la porteuse du signal
. En raisonnant sur un graphique, déterminer qualitativement
l’évolution de la sortie
.
 En déduire deux inégalités liant , et
égale à l’enveloppe du signal modulé :
permettant d’obtenir en sortie une tension approximativement
.
(Complément) Amélioration : détection sans seuil
L’inconvénient du montage précédent est que la diode présente une tension de seuil v d interdisant de redresser des
tensions inférieurs à vd. On peut éviter ceci en introduisant la diode dans la boucle de rétroaction d’un A.O. monté
en suiveur :
+
Diode
Si
R=10k

100nF
Redressement sans
seuil
2
Moreggia PSI 2013/2014