TP Modulation d’amplitude 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 : uS ( t ) = USm cos ( 2 . . fS . t ) Soit up(t) le signal HF ou porteuse : up( t ) = Upm cos ( 2..fp . t ) multiplieur 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. X uS(t) + U0 umod(t ) up(t) 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 uS(t) + U0 t up(t) t umod(t) t La partie supérieure du signal modulé est identique au signal modulant ( signal à transmettre ) III – Réalisation pratique d’un signal modulé en amplitude 1) montage utilisé multiplieur Voie 1 Voie 2 uS(t) + U0 X GBF up(t) umod(t ) GBF Masse oscillo Masse oscillo 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. masse - 15 V + 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 U la tension de décalage : m = Sm U0 U0 ( V ) U m = Sm U0 Allure de la tension modulée 3 Coller l’oscillogramme 2 Coller l’oscillogramme 1 Coller l’oscillogramme 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 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 = -------umod(t) = ---- Conclusion : le signal modulé umod(t) est la ----------------- conséquence : un émetteur de porteuse fp doit disposer ---------- b) Représentation du spectre en fréquence amplitude Représenter le spectre en fréquence du signal modulé umod(t) sur le graphe ci-contre. fréquence