généralités sur la modulation et modulation d`amplitude

Maîtrise EEA – FIUPSO2 Cours TI Part. II ENS Cachan - Université Paris XI
2003-2004 I-1
T.I.
Partie II : Modulations à porteuse sinusoïdale
(2003/2004)
Cours de F. Aniel et A. Bournel
*
* Polycopié initialement rédigé par J. Taquin

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2003-2004 I-3
SOMMAIRE
I. CONSIDERATIONS GENERALES............................................................... I-5
A. PRINCIPE ................................................................................................................................I-5
B. PORTEUSE P(T) ....................................................................................................................... I-5
C. SIGNAL MODULANT X(T)........................................................................................................ I-6
D. SIGNAL MODULE S(T) ............................................................................................................. I-6
II. MODULATIONS D’AMPLITUDE................................................................II-9
A. GENERATION D'UN SIGNAL MODULE EN AMPLITUDE .............................................................II-9
A.1. Modulation d'amplitude à double bande latérale "à porteuse supprimée" .....................II-9
a. Principe ............................................................................................................................II-9
b. Evolution temporelle........................................................................................................II-9
c. Aspect spectral ...............................................................................................................II-10
A.2. Modulation d'amplitude à double bande latérale "à porteuse conservée" ....................II-11
a. Principe ..........................................................................................................................II-11
b. Taux de modulation .......................................................................................................II-11
c. Aspect spectral ...............................................................................................................II-12
d. Puissance........................................................................................................................II-13
A.3. Changement de fréquence..............................................................................................II-14
A.4. Réalisation .....................................................................................................................II-16
a. Multiplieur à amplificateur différentiel.......................................................................... II-16
b. Découpage......................................................................................................................II-17
c. Amplificateur classe C ...................................................................................................II-19
B. DEMODULATION ................................................................................................................. II-19
B.1. Détection d'enveloppe .................................................................................................... II-19
a. Principe ..........................................................................................................................II-19
b. Dimensionnement ..........................................................................................................II-21
B.2. Démodulation cohérente ou synchrone..........................................................................II-21
a. Principe ..........................................................................................................................II-21
b. Synchronisme.................................................................................................................II-23
c. Récupération de la porteuse ...........................................................................................II-24
i. Systèmes avec transmission de la porteuse ........................................................................................................II-24
ii. Systèmes à régénération de la porteuse..............................................................................................................II-25

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♦ Boucle à verrouillage de phase (PLL)...........................................................................................................II-25
♦ Filtrage quadratique......................................................................................................................................II-28
C. MODULATIONS D'AMPLITUDES PARTICULIERES................................................................... II-29
C.1. Modulation d'amplitude en quadrature .........................................................................II-29
a. Principe et génération.....................................................................................................II-29
b. Démodulation.................................................................................................................II-30
C.2. Modulation à bande latérale unique BLU .....................................................................II-31
a. Principe ..........................................................................................................................II-31
b. Représentations temporelle et fréquentielle (BLU supérieure)......................................II-32
c. Représentations temporelle et fréquentielle (BLU inférieure).......................................II-33
d. Réalisation de la modulation BLU sans filtrage ............................................................II-34
e. Cas particulier ................................................................................................................II-34
f. Démodulation.................................................................................................................II-35
C.3. Bande latérale atténuée .................................................................................................II-36
C.4. Réalisation des filtres déphaseurs ou de Hilbert ...........................................................II-37
D. EXEMPLES D'APPLICATION ..................................................................................................II-38
D.1. Téléphonie......................................................................................................................II-38
D.2. Télévision .......................................................................................................................II-40

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I. Considérations générales
A. Principe
En transmission d'information, il n'est pas toujours possible de transmettre un signal dans sa
bande de fréquence originelle, c'est-à-dire sa bande de base, bornée par la fréquence nulle et une
fréquence supérieure F
sup
.
On contourne cette difficulté en transmettant le signal informatif "basse fréquence" (BF) x(t)
grâce à un signal porteur "haute" fréquence" (HF) p(t) dont la fréquence f
0
est plus adaptée à la
propagation dans le canal étudié. Le signal x(t) module l'un des paramètres définissant la porteuse
(amplitude, fréquence, phase). D'un point de vue spectral, le spectre du signal modulé s(t) s'étale sur
une bande de largeur B autour de f
0
. Une telle technique facilite également la mise en œuvre du
multiplexage fréquentiel FDM sur le canal utilisé.
La représentation symbolique d’un modulateur qui sera adoptée dans le reste de ce cours est
représentée sur la Figure I.1 suivante :
Entrée BF Sortie
Porteuse "HF"
x(t)
p(t)
s(t)
Figure I.1 : Représentation schématique d'un bloc de modulation.
B. Porteuse p(t)
Le signal porteur p(t) peut être un signal sinusoïdal, ou éventuellement une suite d’impulsions
(voir le cas particulier de l’échantillonnage).
Nous nous restreindrons par la suite au cas d'une porteuse sinusoïdale :
p(t) = A
0
cos(2 π f
0
t) ( I.1)
où f
0
est la fréquence de la porteuse. Notons que nous avons choisi de considérer la phase 2 π f
0
t
comme la référence de phase (pas de terme de déphasage supplémentaire dans l'expression de p(t).