TS Spécialité Modulation d`amplitude et de fréquence

Spé Physique
I - Nécessité de moduler un signal avant de le transmettre
Rappeler quelques arguments qui justifie la modulation :
La modulation d’amplitude consiste à utiliser une onde électromagnétique de haute fréquence appelée
--------------------- qui sera -------------------- en ------------------------ par le signal basse fréquence que
l’on veut transmettre .
II – Principe de la modulation d’amplitude ou AM
ATTENTION : Pour simplifier l’étude, on considère une information à transmettre de forme sinusoïdale
Soit uS(t) le signal BF à transmettre ou signal modulant :
Soit up(t) le signal HF ou porteuse :
fp >> fS
La modulation d’amplitude est obtenue par
multiplication de uS( t ) + U0 par up( t ) où
U0 est une tension continue appelée tension
de décalage nécessaire pour obtenir une
modulation satisfaisante.
La multiplication peut être réalisée à l’aide
d’un circuit intégré appelé multiplieur.
TP Modulation d’amplitude
uS ( t ) = USm cos ( 2 .  . fS . t )
up( t ) = Upm cos ( 2..fp . t )
X
umod(t
)
up(t)
uS(t) + U0
multiplieur
masse

Le multiplieur restitue en sortie le signal modulé : umod(t) = k . [ uS (t) + Uo ] x up (t) où k est un
coefficient caractéristique du multiplieur.
 Montrer que le signal modulé peut se mettre sous la forme umod(t) = ( a uS(t) + b ) cos (2.fp.t)
 Compléter : « le signal modulé est équivalent à une sinusoïde de fréquence ------ , dont ------------------
varie en fonction du temps à la fréquence -----. On a donc réalisé une --------------------------- -----------
--------------------- »
 Dessiner l’allure des tensions suivantes : uS(t) + U0 ; up(t) et umod(t)
 uS(t) est une tension sinusoïdale et U0 une tension continue positive
 up(t)
 umod(t)
La partie supérieure du signal modulé est identique au signal modulant ( signal à transmettre )
uS(t) + U0
t
t
t

III – Réalisation pratique d’un signal modulé en amplitude
1) montage utilisé
Protocole :
 Relier un des GBF à l’oscilloscope et le régler pour qu’il délivre le signal porteur suivant :
Tension sinusoïdale de fréquence fp = 50 kHz avec une amplitude Upm = 1 V
 Relier l’autre GBF à l’oscilloscope et le régler pour qu’il délivre le signal modulant suivant :
Tension sinusoïdale de fréquence fS = 1 kHz avec une amplitude USm = 2 V et une tension de décalage
Uo = 3 V ( à régler grâce à l’Offset du GBF, l’oscilloscope étant en position DC )
 Alimenter le multiplieur avec une alimentation symétrique ( + 15 V – 15 V )
 Les deux GBF étant réglés, réaliser le montage schématisé ci-dessus et observer à l’oscillo : la tension
de sortie umod( t ) sur la voie 2 de l’oscilloscope et le signal modulant uS( t ) sur la voie 1.
X
umod(t
)
up(t)
uS(t) + U0
multiplieur
GBF
GBF
Voie 1
Masse
oscillo
Voie 2
Masse
oscillo
+ 15 V
masse
- 15 V
Sortie du
multiplieur
Entrées du
multiplieur

2) Etude du signal modulé – qualité de la modulation
 Diminuer lentement la valeur de la tension de décalage U0 en observant l’allure de la tension modulée.
Compléter le tableau ci-dessous :
On appelle taux de modulation m le rapport de l’amplitude du signal à transmettre ( signal modulant ) par
la tension de décalage : m =
Sm
0
U
U
U0 ( V )
3
2
1
m =
Sm
0
U
U
Allure de la
tension
modulée
 Quelle condition doit satisfaire U0 pour que la modulation soit satisfaisante ?
 Dans quelle cas parle-t-on de surmodulation ? Pourquoi le signal modulé n’est-il pas alors exploitable ?
Remarque : On peut également estimer la qualité de la modulation en utilisant le mode XY de
l’oscilloscope. ( méthode du trapèze )
le signal modulant uS( t ) est appliqué horizontalement ( X ) et le signal modulé umod( t ) est appliqué
verticalement ( Y )
 Revenir au taux de modulation initial ( U0 = 3 V )
 Passer en mode XY sur l’oscilloscope. Observer la figure obtenue
 Puis diminuer à nouveau la tension de décalage U0. Observer la figure obtenue.
 Attribuer à chacun des oscillogrammes ci-dessous le commentaire qui lui revient : modulation
satisfaisante, surmodulation
Coller
l’oscillogramme
Coller
l’oscillogramme
Coller
l’oscillogramme

3) Spectre en fréquence du signal modulé umod(t)
a) Théorie : Décomposition en série de Fourier
On a umod(t) = k . [ uS (t) + Uo ] x up (t) avec uS ( t ) = USm cos ( 2 .  . fS . t )
et up( t ) = Upm cos ( 2..fp . t )
( rappel : cos a . cos b = --------
conséquence : un émetteur de porteuse fp doit disposer ----------
b) Représentation du spectre en fréquence
 Représenter le spectre en fréquence du signal
modulé umod(t) sur le graphe ci-contre.
umod(t) = ----
Conclusion : le signal modulé umod(t) est la -----------------
fréquence
amplitude