III) Démodulation d`un signal modulé en amplitude
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Chapitre P2 : Produire des signaux, communiquer. Objectifs : Connaître la fonction du dipôle LC parallèle, association de ce dipôle et d’une antenne pour la réception d’un signal modulé en amplitude. IV) Réception d’un signal modulé en amplitude IV.1. Étude d’un dipôle LC parallèle On réalise le circuit suivant : C=1µF ; L=0,1H. Calculer la période propre de l’association LC, ainsi que la fréquence propre : ………………………………………………………………………………….……………………………………………………… G Faire varier manuellement la fréquence du signal fourni par le générateur sur l’ensemble de la gamme « 1kHz » du générateur. Comment varie l’amplitude de la tension u ? ……………………………………………………………………………………………….……………………………………………………… ……………………………………….………………………………………………………………………………………………. Lorsqu'un dipôle LC parallèle est soumis à une tension sinusoïdale u d'amplitude Umax , il est parcouru par un courant sinusoïdale i d'amplitude Imax. Le rapport Z = u/i , appelé impédance, varie avec la fréquence en passant par un maximum noté Zmax pour une fréquence f0 =1/[2π LC ]. Les fréquences f1 et f2 pour lesquelles Z = Z max/ 2 , définissent un intervalle de fréquence appelé bande passante : seules les tensions dont les fréquences appartiennent à cette bande centrée sur le maximum ont des amplitudes significatives (on peut considérer que les autres sont éliminées). Si on soumet une tension sinusoïdale d'amplitude constante et de fréquence réglable au dipôle LC, l'intensité dans le circuit est minimale si la fréquence f est égale à la fréquence propre f0 du circuit. On dit que le circuit LC parallèle est un circuit bouchon pour l’intensité, car ce circuit "empêche" les signaux de fréquence f0 d'accéder à une partie de circuit. Inversement, si l'amplitude de l'intensité est constante, la tension est maximale quand f = f0. IV.2. Réception de l’onde et circuit accord. On relie l'antenne réceptrice à ce filtre passe-bande LC pour capter l'onde. Les électrons libres de l'antenne oscillent au rythme de l'onde captée, un courant sinusoïdal se forme : l'antenne est un générateur de courant. La tension sinusoïdale créée (notée u S) a une amplitude d'autant plus grande que sa fréquence est proche de la fréquence propre f0 du filtre LC. On règle la fréquence f0 soit en modifiant l'inductance L de la bobine par déplacement d'un bâton de ferrite à l'intérieur de la bobine, soit en modifiant la capacité C, pour qu'elle soit égale à la fréquence de la porteuse de la station choisie. Ce dipôle LC permet donc de sélectionner une station radio en s'accordant sur la fréquence de station, d’où son appellation de « circuit sélectif » ou « circuit d’accord ». Qualités du circuit d’accord : - la fréquence centrale doit être réglable de façon à pouvoir changer de réception. - la bande passante doit être suffisamment étroite pour ne transmettre que le signal sélectionné. - la bande passante doit être suffisamment large pour permettre la transmission de l’ensemble du signal. Pour un signal sonore complet, la bande passante du filtre doit transmettre les signaux entre Fp-fmax et Fp+fmax.. (Fp est la fréquence de la porteuse) Application : on utilise une bobine d’une inductance de l'ordre de 10 -3 H. Si on souhaite recevoir des porteuses dans les gammes Ondes-Longues (150 à 285 kHz) ou Ondes Moyennes (525 à 1600 kHz) quelles seront les domaines des valeurs des capacités à utiliser ? ……………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………. Quelle doit être la largeur optimum de la bande passante de ce circuit pour obtenir une restitution correcte de signaux audio entre 20 Hz et 10 kHz ? Indiquer le domaine de cette bande passante pour une porteuse de 200 kHz : ……………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………. IV.3. Réalisation d’un récepteur radio. À la sortie du circuit d'accord (antenne + filtre passe-bande), la tension est insuffisante, on l’amplifie en utilisant un amplificateur haute fréquence. Ensuite, la démodulation est réalisée avec le détecteur d'enveloppe ; un filtre passe-haut élimine la composante continue de la tension démodulée. Pour envoyer le signal récupéré aux haut-parleurs, on utilise un amplificateur basse fréquence. Le schéma ci-dessous regroupe les modules nécessaires à la réalisation d’un récepteur de radio :
