Bousmah chapit3_Mod_Ana.pdf

Université Chouaib DoukkaliMaster TR

Prof. M [email protected]

Prof. M BOUSMAH 2

1. Introduction1. Introduction1. Introduction

2. Modulation AM2. Modulation AM2. Modulation AM

Plan du cours

5. Application 5. Application 5. Application

3. Modulation FM3. Modulation FM3. Modulation FM

4. Modulation PM4. Modulation PM4. Modulation PM

Prof. M BOUSMAH 3

Emetteur Canal Récepteur

Un système de communication est chargé de transmettre une information d’une source ou d’un émetteur vers une destination ou un récepteur via un canal.

L’émetteur et le récepteur peuvent être: Proches Eloignés

Fig. Architecture classique d’une chaine de transmission

1. Introduction1. Introduction

Prof. M BOUSMAH 4

On peut distinguer deux structures générales de chaînes de transmission, selon le type d’information àtransmettre:

Exemple: mic

Exemple: CD

Information analogique Information analogique chachaîîne de transmission analogiquene de transmission analogique

Information numInformation numéérique rique chachaîîne de transmissionne de transmissionnumnuméériquerique


Prof. M BOUSMAH 5

Chaîne de transmission Analogique

Source Analogique

ModulateurAnalogique Canal

Démodulateur Analogique

Mise en formeréception

Emetteur Récepteur

La transmission d’information nécessite la prise en compte des caractéristiques du canal: sa bande passante, la puissance maximale admissible et le bruit qu’il génère.

Deux solutions sont disponibles:

Transmission en bande de base Transmission directe

Transmission en bande transposée Modulation


Prof. M BOUSMAH 6


La transmission d’un signal basse fréquence à grande distance est impossible.

De plus le fonctionnement de plusieurs émetteurs dans la même bande de fréquence, en même temps est impossible.

Donc le transport direct de l’information en bande de base (dans sa fréquence d’origine) est impossible. Pour cela on utilise un signal haute fréquence qu’on l’appelle la porteuse, dans lequel on place l’information à transmettre, c’est la modulation.

Prof. M BOUSMAH 7


de la Modulation

Canal Les canaux Hertziens

Prof. M BOUSMAH 8


Prof. M BOUSMAH 9


u(t) signal informatif ou signal utile à spectre fini

Prof. M BOUSMAH 10


Prof. M BOUSMAH 11

2. Modulation AM2. Modulation AM

Prof. M BOUSMAH 12


Prof. M BOUSMAH 13


Prof. M BOUSMAH 14


Prof. M BOUSMAH 15


Prof. M BOUSMAH 16


Prof. M BOUSMAH 17


Prof. M BOUSMAH 18


Prof. M BOUSMAH 19


Prof. M BOUSMAH 20


Prof. M BOUSMAH 21


Prof. M BOUSMAH 22


Prof. M BOUSMAH 23


Prof. M BOUSMAH 24


C’est l’opération inverse de la modulation, elle consiste à extraire l’information de la porteuse.

Détection d’enveloppe

Prof. M BOUSMAH 25


Détection d’enveloppe

La première partie est un montage redresseur. Cela élimine la partie négative de la tension. Après le filtrage à l’aide de condensateur C et la suppression de la composante continue à l’aide de condensateur C’, on obtient l'enveloppe de la tension modulée en amplitude qui est le message transmis. Si la constante de temps RC est trop grande ou trop faible, le circuit ne reproduit pas fidèlement le message. En cas de sur modulation ce démodulateur introduit une distorsion inacceptable.

Prof. M BOUSMAH 26


Démodulateur synchroneDans une démodulation synchrone, on multiplie simplement le signal AM par un signal sinusoïdal en phase (synchrone) avec la porteuse :

Prof. M BOUSMAH 27


Démodulateur synchrone

Prof. M BOUSMAH 28


Prof. M BOUSMAH 29


Prof. M BOUSMAH 30


Prof. M BOUSMAH 31


FiltrePasse-bande

Prof. M BOUSMAH 32


Prof. M BOUSMAH 33

3. Modulation de Fr3. Modulation de Frééquence FMquence FM

Prof. M BOUSMAH 34


Prof. M BOUSMAH 35


Prof. M BOUSMAH 36


On voit apparaître de part et d’autre de la porteuse , qui à pour amplitude Jo(m) , des raies latérales multiples à des fréquences ωo ± kΩ dont les amplitudes sont les valeurs des fonctions de Bessel successives pour l’indice m .

Prof. M BOUSMAH 37

Largeur de spectre règle de Carson ou BP de Carson

98% de l’énergie est contenue dans une bande de largeur :

BPBPCarsonCarson=2(2(ΩΩ++∆ω∆ω)=22ΩΩ (1+m(1+m)


Prof. M BOUSMAH 38


Prof. M BOUSMAH 39

Considérons deux exemples , d'abord m=1 c'est à dire ∆ω=Ω les amplitudes des raies sont données dans le tableau ci contre , on notera que les amplitudes sontnégligeables au delà de la seconde raie latérale de fréquence ωo±2Ω, c'est bien ce que prévoyait la règle de Carson (∆ω+Ω=2Ω).


Prof. M BOUSMAH 40


Prof. M BOUSMAH 41


Prof. M BOUSMAH 42


Prof. M BOUSMAH 43


Prof. M BOUSMAH 44


Prof. M BOUSMAH 45


Prof. M BOUSMAH 46


Prof. M BOUSMAH 47


Prof. M BOUSMAH 48


En pratique on préfère utiliser le flanc de la caractéristique d’un circuit oscillant désaccordé par rapport à la fréquence de la porteuse.

Prof. M BOUSMAH 49


Prof. M BOUSMAH 50


Prof. M BOUSMAH 51


Prof. M BOUSMAH 52


Prof. M BOUSMAH 53

4. Modulation de Phase PM4. Modulation de Phase PM

Tout ce qui a été dit pour la FM est donc valable ici. On regroupe d'ailleurs souvent ces deux modulations sous le qualificatif unique de modulations angulaires .

Prof. M BOUSMAH 54

4. Modulation de Phase PM4. Modulation de Phase PM

Récepteur super-hétérodyne

5. Application5. Application

Radio AM-FM

Radio AM en ondes longues (OL ou GO ou LW de 150 kHz - 281 kHz), moyennes (OM ou PO ou MW de 520 kHz - 1 620 kHz) et courtes (OC ou SW sur 12 bandes de 2 300 kHz à 26 100 kHz).

Radio FM: 87,5 – 108 MHz (VHF – bande II)

Schéma bloc d’un Récepteur super-hétérodyne

Filtre d'antenne ou « présélecteur »

Filtre d'antenne ou « présélecteur » Il élimine les signaux indésirables dus aux « fréque nces images » (voir

plus loin). Il est placé avant l'ampli RF, de façon à éviter sa s aturation par des

signaux hors de la bande utile. Dans un récepteur pour une bande réduite, ce filtre peut être fixe, alors

que pour un récepteur « toute bande » il est commutabl e, chaque filtre couvrant une bande, ou un demi-octave dans les sché mas modernes.

Les filtres à cavités sont utilisés des UHF aux téra hertz. Dans ces filtres c'est le champ électromagnétique q ui est filtré, grâce à la

géométrie de cavités couplées entre elles. Ils sont utilisés par exemple dans les diplexeurs de terminaux satellite. Les filtres à réseaux d'éléments réactifs permettent tout filtrage, passe-

bas, passe-haut ou passe-bande, avec des bandes rel atives faibles (10-50 %). Ils sont utilisés par exemple comme présélect eurs (réjecteur de fréquence image), dans les montages à changement de fréquence.

Amplificateur d'entrée

Appelé aussi LNA (amplificateur faible bruit, ou low noise amplifier), il assure une première amplification.

Il est conçu de façon à obtenir le meilleur rapport signal, sur bruit possible spécialement aux fréquences supérieures à 30 MHz.

À ces fréquences le bruit extérieur au récepteur est faible, le bruit interne est alors la principale limitation .

Dans les bandes HF, La linéarité en présence de signaux forts est le fac teur

principal de performance. Ces deux facteurs étant en partie incompatibles, le s

récepteurs de trafic comportent un réglage de gain ou un atténuateur, permettant de choisir entre l'optimisa tion du

facteur de bruit ou de la dynamique.

Mélangeur

Les mélangeurs sont utilisés sur le signal dans les récepteurs à changement de fréquence, ainsi que dans les circuits générateurs des oscillateurs locaux .

Le mélangeur est un circuit à deux entrées, fourniss ant en sortie une fréquence somme ou différence des deux fréquences d'entrée.

Le mélangeur idéal est un multiplicateur, ce qui ex plique le symbole utilisé.

Si des signaux de fréquences Fo et Fp sont appliqués àl'entrée du mélangeur, on retrouve en sortie des si gnaux àFo et Fp mais aussi à Fo + Fp et |Fo - Fp|.

Le filtre FI va supprimer les composantes Fo, Fp et Fo + Fp, ne laissant que la composante |Fo - Fp| appelée fréq uence intermédiaire, FI.

Mélangeur

L'utilisation d'un mélangeur introduit aussi des produits de mélange non désirés:

si le récepteur est conçu pour F0 = Fp+FI, un signal d'entrée à la fréquence F0+FI sera également reçu.

Cette fréquence F0+FI (soit Fp+2FI) est appelée "fréquence image" et doit être éliminée au niveau du filtre d'entrée.

Oscillateur local

Il pilote la seconde entrée du mélangeur. Sa fréquence Fo est choisie de façon à ce que la fré quence

d'entrée soit convertie en fréquence intermédiaire. Il a donc deux fréquences possibles :

Fo = Fp + FI ou Fp - FI. Selon les fréquences, il peut être issu d'une chaîn e

multiplicatrice, d'un synthétiseur, ou d'un simple oscillateur à quartz.

Son niveau de sortie doit permettre le fonctionneme nt du mélangeur, par exemple environ 10 dBm pour un mélangeur équilibré en hyperfréquence.

Amplificateur intermédiaire

Le changement de fréquence permet d'amplifier et de filtrer à une fréquence fixe.

Le filtre utilisé dépend de la bande relative et de la raideur àobtenir.

Il doit supprimer les signaux indésirables à des fré quences proches de Fp, ainsi que les composantes indésirabl es générées par le mélangeur.

D'une façon générale, le filtrage à fréquence interm édiaire est responsable de la sélectivité de réception, sa l argeur de bande doit donc être légèrement supérieure à celle d u signal à recevoir,

par exemple: environ 6 MHz en réception de télévisio n terrestre, 30 Mhz en télévision satellitaire environ 75 kHz en radio FM 10 à 15 kHz en radio AM 2 à 3 kHz en BLU

Filtre FI

Les filtres à circuits accordés, ou plus simplement « filtres LC », permettent des bandes relatives moyennes (de 10 % à 1 %) jusqu'aux fr équences UHF.

Filtre FI

Filtres céramique 455 kHz FI AM à six éléments (à gauc he) et filtre céramique 10,7 MHz FI FM (à droite)

Démodulateur

D'une façon générale, un démodulateur opère la fonc tion inverse d'un modulateur.

Alors que ce dernier modifie une des caractéristiqu es (amplitude ou fréquence) d'une onde porteuse, le démodulateur extrait l'information de la porteuse e t restitue le signal en bande de base.

Pour les signaux modulés en amplitude, le démodulat eur peut être un redresseur à diodes, ou un démodulateur synchrone, plus linéaire.

Pour les signaux modulés en fréquence, le démodulat eur peut être un discriminateur, un détecteur de rappor t ou un discriminateur à coïncidence (aussi appelé détecteur àquadrature ou détecteur synchrone).



Ampli HF accordé• Réglé sur f0• Relativement large, accordable

Mélangeur• Réglé sur f0 + 455 kHz (fréquence intermédiaire)• Produit

- f0 + 455 kHz + f0 →éliminé par filtrage- f0 + 455 kHz - f0 →contient l’image (inversée) de tous les

canaux


Ampli fréquence intermédiaire et filtre• Très sélectif, fréquence fixe• Laisse également passer une fréquence f0 + 2fi

(fréquence image) →à filtrer par l’ampli RF



Exemple• Fréquence intermédiaire: 455 kHz• Oscillateur local: 455 + 621 = 1076 kHz• Sortie du modulateur:

- 1076 – 621 = 455 kHz- 1076 + 621 = 1697 kHz

• Fréquence image- 621 + 2x 455 = 1531 kHz

Récepteur AM

Récepteur AM

Prof. M BOUSMAH 74

Merci de votre attention

Documents

Bousmah chapit3_Mod_Ana.pdf