Correction
publicité
Démodulation d’amplitude II. Réalisation du signal modulé : Réaliser le TP « modulation d’amplitude » avec : Porteuse v(t) Vm= 3,0V Signal modulant Um=10,0V Tension de décalage U0=5,0V F=20kHz f=150Hz m=1/2 II. Élimination de la porteuse 3. Activité expérimentale 1 : Mise en évidence de la détection d’enveloppe « Détecter » l’enveloppe consiste à retrouver la forme du signal basse fréquence à transmettre. Pour cela, on utilise une diode et un conducteur ohmique et un condensateur en parallèle (RC parallèle). Manipulation : Produire le signal modulé réalisé au chapitre « Modulation d’amplitude ». Réaliser le circuit ci-dessous, ue est le signal modulé. Visualiser le signal modulé sur la voie A de l’oscilloscope et la tension de sortie us sur la voie B. R1 R1 10kΩ C1 = 0,1 µF Questions : a. Dessiner l’allure du signal visualisé sur la voie A et celui visualisé sur la voie B. voie A Voie B b. Justifier le nom de détecteur d’enveloppe (ou de crête) donné à ce montage. Le montage permet d’isoler l’enveloppe de la tension modulée en éliminant les brusques variations de la tension redressée. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------TS Spécialité Physique Chapitre 11 c. Zoom de l’enveloppe de tension démodulée : La loi d’additivité des tensions donne : s(t)= ud(t)+ uc(t) soit ud(t)= s(t) - uc(t) (1) Sur la partie AB de la courbe s(t) augmente ; la diode (idéale) est passante et se comporte comme un interrupteur fermé, donc ud(t)=0 soit s(t) =uc(t) d’après (1) Le condensateur se charge et la tension uc(t) reproduit les variations imposées par s(t). Après le point B, la tension s(t) commence à diminuer. La diode est bloquante et se comporte comme un interrupteur ouvert. Le condensateur se décharge alors dans la résistance R. La décharge se poursuit jusqu’au point C. A ce moment, la diode redevient passante et le processus recommence. 4. Activité expérimentale 2 : Qualité du détecteur d’enveloppe Manipulation 1 : Dans le montage précédent, modifier la valeur de la résistance R1 (100kΩ). Dessiner l’allure du signal visualisé sur la voie B. Manipulation 2 : Diminuer maintenant la valeur de R1 (1kΩ). Dessiner l’allure du signal visualisé sur la voie B. Questions : a. Quelle grandeur caractéristique de la charge ou de la décharge a-t-on fait varier en augmentant ou diminuant R ? Quelle autre grandeur aurait-on pu faire varier ? En faisant varier R, on modifie la constante de temps τ. On aurait aussi pu faire varier C. b. Comment peut-on justifier les observations de la manipulation 1 ? de la manipulation 2 ? Manipulation 1 : le condensateur se décharge trop lentement Manipulation 2 : le condensateur se décharge trop vite c. Comment doit-on choisir la valeur de la constante de temps ! par rapport à la période de la porteuse TP et par rapport à la période du signal modulant TS pour que la modulation soit correcte ? Cette condition est-elle réalisée dans l’activité expérimentale 1, dans l’activité expérimentale 2 ? Il faut TP<< !< TS (activité expérimentale 1) II. Elimination de la composante continue Le signal obtenu reflète le signal à transmettre mais comporte toujours une composante continue. Pour éliminer cette composante continue, ce qui revient à ramener le signal à une valeur moyenne non nulle, on utilise un filtre RC passe-haut. Ce filtre est constitué d’un conducteur ohmique et d’un condensateur placé en série ; dans ce type de montage, le condensateur est un composant qui ne permet pas le passage de la composante continue d’un signal. Remarque : un filtre passe-haut est un montage qui ne laisse passer que les signaux hautes fréquences ; il coupe les basses fréquences. Manipulation : Reprendre le circuit électrique du I.1. et rajouter à la sortie de ce circuit un conducteur ohmique et un condensateur. Visualiser la tension de sortie uf sur la voie B de l’oscilloscope. Dessiner l’allure du signal visualisé sur la voie B. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------TS Spécialité Physique Chapitre 11 C2 uf C2 = 10 nF III. Application à la transmission d’ondes hertziennes • La modulation d’amplitude (AM) est toujours utilisée en radiophonie (G.O.) ou dans la transmission des chaînes de télévision (SECAM). • Chaque station émettrice occupe un certain domaine, ou canal, de fréquences correspondant au spectre en fréquence du signal modulé (centré sur la fréquence de la porteuse). Exemples de quelques stations de radio : France Inter, 162 kHz ; RMC, 216 kHz ; Sud Radio à Toulouse, 819 kHz. • L’antenne émettrice et l’antenne réceptrice sont alors accordées sur la fréquence de la porteuse fP. Cet accord ne doit pas être trop sélectif pour ne pas éliminer les bandes latérales du spectre en fréquence, puisque ce sont elles qui transportent l’information fS. La largeur de la bande passante "f des dispositifs d’accord (bande de fréquences que le dispositif laisse passer) doit être proche de celle du spectre. • Les signaux émis par deux stations différentes ne doivent pas se recouvrir. On doit donc utiliser des fréquences de porteuses suffisamment éloignées les unes des autres, et ce d’autant plus que les signaux modulants ont une fréquence élevée car le spectre en fréquence est alors plus large (télévision). Exercices d’application : 1. Europe 1 émet sur les grandes ondes avec une porteuse de fréquence 183 kHz. La loi autorise une largeur de bande maximale "f de 9 kHz pour la modulation d’amplitude. a. Quelles sont les limites de la bande de fréquence utilisées pour Europe 1 ? b. Quelle est la fréquence maximale pouvant être transmise par le signal modulé d’Europe 1 ? c. Que peut-on conclure sur la qualité musicale en modulation d’amplitude ? 2. France-Inter émet sur 164 kHz. On considère que les ondes sonores ont une fréquence moyenne de 1 kHz. Justifier la valeur de la capacité C1 du détecteur d’enveloppe que vous choisirez dans la liste suivante, pour respecter les contraintes d’une bonne démodulation, sachant que R1 = 15 kΩ. Liste des valeurs des capacités : 10 pF ; 100 pF ; 1nF ; 10 nF ; 100 nF ; 1µF ; 10 µF. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------TS Spécialité Physique Chapitre 11
