TP n°2 Radio : TRANSMISSION ET RECEPTION DES ONDES

TP Physique Spécialité
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TP n°2 Radio : TRANSMISSION ET RECEPTION DES ONDES ELECTROMAGNETIQUES
But du TP :
- mettre en évidence le rôle d'une antenne.
- étudier le rôle d'un circuit bouchon.
1 - Antenne Emettrice, antenne réceptrice
1.1 - Expérience
Régler la fréquence de la tension de sortie du GBF à 5 kHz. Visualiser ce signal sur l’oscilloscope en voie A (sensibilité: 0,1
ms/div)
.1 Qu’observe-t-on?
Rompre la liaison entre le GBF et l’oscilloscope. Régler l’amplitude du G.B.F. au maximum, et la sensibilité de l’oscilloscope à
50 mV/div. Brancher un fil sur la sortie du GBF et un autre sur l’entrée de l’oscillo. Effectuer le réglage de l’oscilloscope avec
le bouton de stabilisation du balayage (marqué niveau).
.2 Qu’observe-t-on? Quelle est la fréquence du signal reçu par l’oscilloscope?
Recommencer le même travail en modifiant la fréquence de la tension délivrée par le GBF (f = 8 kHz).
1.2 - Conclure:
.3 Quel est le rôle des antennes ? Pourquoi l’utilisation d’une antenne n’est pas suffisante pour capter une station de radio
choisie?
2 - Comment filtrer les ondes ?
A
2.1 - Expérience:
Réaliser le montage ci-contre avec C = 1 nF et L = 0,5 H.
Adapter éventuellement les réglages de l’oscilloscope et ne plus les modifier.
Faire varier la fréquence du GBF entre 2 et 10 kHz.
.4 Qu’observez-vous ?
A
1 Fil
2
Y
Fil
L
A
C
GBF
2.2 - Conclusion
.5 Quel est l’avantage de ce dispositif par rapport à l’antenne seule ? Pourquoi l’appelle-t-on circuit bouchon?
3 - Etude du circuit bouchon
R
3.1 - Expérience
Réaliser le montage ci-contre avec L = 0,5 H, r = 11,6 Ω, C = 100 nF, R = 100 kΩ.
Cette grande résistance associée en série avec le GBF permet d’obtenir un générateur
de courant (i, qui arrive sur LC, est constant). Placer un voltmètre permettant de
mesurer UC aux bornes du condensateur.
GBF
i
L, r
C
.6 Compléter le tableau.
N (Hz)
Uc (V)
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000 1100 1200 1300 1400
3.2 - Bande passante du circuit L C en parallèle
.7 Tracer la courbe UC = f(N) ; constater qu’elle passe par un maximum dont vous noterez la valeur UCmax et la fréquence
correspondante N0.
Remarque : la fréquence propre d’un circuit LC en parallèle a même expression que celle d’un circuit série; vérifier que votre
résultat est cohérent.
Bande passante : Dans un poste de radio, ce sont les tensions aux bornes du condensateur qui sont transformées en son; on
U Cmax
admet que seules les tensions U C 
donneront des sons perceptibles.
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.8 Déterminer l’ensemble des fréquences transmises par ce
dispositif qui constitue la bande passante de ce circuit
bouchon.
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Amplitude
.9 Pourquoi dans un récepteur radio le condensateur est-il
variable ?
3.3 - Largeur nécessaire de la bande passante.
fréquence
.10 Rappeler l’expression de la tension d’une onde modulée 0
en amplitude. En utilisant la relation :
2 cos(a)cos(b) = cos (a+b)+cos(a-b), écrire cette expression sous la forme de la somme de trois fonctions sinusoïdales.
.11 Quelles sont les fréquences de ces fonctions ?
.12 Compléter le spectre en fréquences ci-contre
.13 Conséquence. Le circuit sélectif doit avoir obligatoirement une bonne réponse pour toutes les fréquences comprises
entre F - f et F + f. Quelle doit-être la largeur minimale de la bande passante pour recevoir un signal de fréquence f ?
3.4 - Applications : bande de fréquences occupées par les stations radio.
France-inter et Europe 1 émettent en modulation d’amplitude sur les grandes ondes avec des longueurs d’onde respectives de
1850 m et 1650 m; il n’existe pas d’autres stations entre elles.
.14 Calculer les fréquences d’émission de ces deux radios.
.15 Lorsque ces stations émettent un son de fréquence 1000 Hz, quelle bande de fréquence occupent-elles l’une et l’autre ?
.16 Même question pour la transmission d’un son de 20 kHz.
.17 Que se passerait-il pour les auditeurs si ces deux stations étaient autorisées à émettre des sons de20kHz ?
.18 En réalité, une convention internationale n’autorise pour chaque station émettrice en M.A. qu’une largeur de bande de 9
kHz. Selon cette réglementation, une station radio émettant en M.A. peut - elle transmettre en Hi-Fi (domaine 20 - 16000 Hz)
un concert symphonique ?
.19 Quelle est la fréquence la plus élevée qui peut-être transmise en M.A. ?
.20 Compte tenu de ce règlement, quel pourrait être le nombre maximum de stations autorisées à émettre en GO (de 100 kHz
à 375 kHz) et en PO (375 kHz à 3 MHz) ?