8. La Modulation de Fréquence

Royaume du Maroc
OFFICE DE LA FORMATION PROFESSIONNELLE ET DE LA PROMOTION DU TRAVAIL
Première Année
Programme de Formation des Techniciens Spécialisés en
Électronique
DIRECTION DE LA RECHERCHE ET INGENIERIE DE LA FORMATION
Septembre 1995
MODULE 08
Traitement du Signal
Travail Pratique
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TABLE DES MATIÈRES
8. LA MODULATION DE FRÉQUENCE 8-1
8.1 Information générale 8-1
8.1.1 Compétence visée 8-1
8.1.2 Critères particuliers de performance: 8-1
8.1.3 Durée du travail pratique: 8-1
8.1.4 Matériel nécessaire / par équipe: 8-1
8.1.5 Évaluation 8-1
8.2 Introduction 8-2
8.3 Modulateur de fréquence 8-4
8.3.1 Analyse du circuit 8-4
8.3.2 Réalisation du modulateur de fréquences 8-5
8.3.3 Mesure des caractéristiques du modulateur de fréquences 8-6
8.4 Démodulateur de fréquences 8-7
8.4.1 Réalisation du démodulateur de fréquences 8-8

Travail Pratique Traitement du Signal
La Modulation de Fréquence page 8-1 OFPPT/TECCART
8. La Modulation de Fréquence
8.1 Information générale
8.1.1 Compétence visée
 Réaliser un modulateur et un modulateur de fréquence à l’aide de circuits intégrés
CD4046.
8.1.2 Critères particuliers de performance:
 Utilisation correcte des instruments de mesure.
 Réalisation de circuits fonctionnels.
 Interprétation exacte des mesures.
8.1.3 Durée du travail pratique:
 La durée de l’expérimentation est de 6 heures.
8.1.4 Matériel nécessaire / par équipe:
 Résistances 1 M ¼ W, 4 x 10 k ¼ W, 2,7 k ¼ W, 2 x1 k ¼ W
 22 k ¼ W, 2,2 k ¼ W, 47 k ¼ W, 4 x 6,8 k ¼ W
 Potentiomètres 10 k, 5 k, 2 x 100 k, 20 k
 Condensateurs 3 x 1 nF, 3 x 470 pF, 1 F, 10 F, 2 x 100 nF
 Circuit intégré 2 x CD4046
 2 x générateurs de fonctions
 Fréquencemètre
 Oscilloscope deux traces avec sondes (2)
 Bloc d’alimentation bipolaire 0-30 V
 Coffre de pièces, plaquette de montage, pinces et fils #22
 Documentations pertinentes
8.1.5 Évaluation
1- Fonctionnement des circuits ..................................................................... 50%
2- Réponse aux questions .............................................................................. 30%
3- Respect des normes (courbes et formes d’onde) ...................................... 20%

Travail Pratique Traitement du Signal
La Modulation de Fréquence page 8-2 OFPPT/TECCART
8.2 Introduction
La modulation de fréquence est le type de modulation analogique le plus régulièrement
utilisé. Elle présente de multiples avantages sur la modulation d’amplitude. Ne citons que
sa très bonne immunité aux bruits et son amplitude constante permettant l’utilisation
d’amplificateur non-linéaires. Par contre, jusqu’à tout récemment la technologie
nécessaire était complexe. Ceci n’est plus le cas depuis l’avènement des circuits intégrés
spécialisés. En fait, le principal désavantage de la modulation de fréquences est qu’elle
nécessite une plus large bande de fréquence limitant ainsi les canaux de transmission
possibles.
En modulation de fréquence (M.F.), tout changement de la fréquence porteuse s’appelle
déviation et est proportionnel à la valeur instantanée de la tension modulante. La vitesse à
laquelle ces déviations de fréquence se produisent est fonction de la fréquence de la
modulante tandis que l’amplitude de la déviation (FP ) est fonction de l’amplitude de la
modulante.
Le symbole de la déviation de fréquence est  (delta minuscule) et s’exprime en Hertz. La
déviation est symétrique d’un côté et de l’autre, de la fréquence de la porteuse. Par
définition également, les demi-cycles positifs de la tension de modulation appliquée à un
émetteur M.F. provoqueront une augmentation de la fréquence (déviation positive) tandis
que les demi-cycles négatifs provoqueront le contraire ( négatif).
Signal
modulant
(fm)
Porteuse
non-modulée
(fp) Ep
Em
Signal modulé
en fréquence
(fp +/- )EMF
Figure 8-1 (Signal modulé en fréquence)

Travail Pratique Traitement du Signal
La Modulation de Fréquence page 8-3 OFPPT/TECCART
En modulation de fréquence, la fréquence de la porteuse varie d’une certaine valeur qui
est fonction de l’amplitude de la modulante (em). Définissons cette variation par K em où
K est la constante de déviation en fréquence et dépend des caractéristiques du
modulateur:
finst. = fp +  fp = fp + (fp K em)
Pour une modulante em = Em cos(mt), l’expression mathématique de la fréquence
instantanée devient:
finst = fp [1 + K Em cos(mt)]
où fp = fréquence porteuse (en Hz)
K = constante de proportionnalité propre à chaque émetteur (en 1/V)
Em cos(mt) = expression de la tension instantanée de la modulante.
Pour une déviation maximale cos(mt) = 1,
f(lim) = fp (1 ± K Em) = fp ± fp K Em = fp ± 
où  = déviation de fréquence (en Hz) = fp K Em.
L’indice de modulation en fréquence mf est définie comme:
mf = Déviation de fréquence
Fréquence modulante =  fm
Une porteuse modulée en fréquence se présente comme une sinusoïde qui subit une
élongation et une compression continuelle. Elle n’est donc plus sinusoïdale. Cette
déformation ajoute une quantité importante de fréquences latérales à la porteuse (en fait,
un nombre théoriquement infini). Plus l’indice de modulation est important, plus il se
génère des raies latérales significatives. Ces raies sont équidistantes de fm (fréquence de la
modulante), d’où une largeur de bande plus importante qu’en modulation d’amplitude.
Fp + Fm
Fp
Fp - Fm
Fp + 2Fm
Fp - 2Fm
Fp + 6Fm Fp + 5Fm Fp + 4Fm Fp + 3Fm
Fp - 3Fm Fp - 4Fm Fp - 5Fm Fp - 6Fm
Fr (Hz)
Figure 8-2 (Spectre d’un signal modulé en fréquence)