MODULATION D AMPLITUDE

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1 Misuriello Maxime 17/03/08 Arondel Olivier MODULATION D AMPLITUDE 1 Modulation Porteuse Modulation AM Modulation DSB Démodulations Détection d enveloppe (AM) Détection synchrone à fil (AM et DSB) Détection synchrone AM² (AM) Détection synchrone avec oscillateur local (DSB) Conclusions générales Modulation 1.1 Porteuse Après avoir alimenté la maquette «modulations am», on branche l oscilloscope sur la sortie Fo de l oscillateur. On visualise un signal sinus de période T 0 = 5µs. On mesure donc une fréquence porteuse F 0 = 200kHz. 1.2 Modulation AM Paramètres Ve_sin : VAMPL = 0.5 FREQ = 1000 Ve_cst : DC = 12V Vhf : VAMPL = 1 FREQ =

2 1.2.2 Schéma Chronogrammes pspice 15V 10V 5V 0V -5V -10V -15V 0s 0.2ms 0.4ms 0.6ms 0.8ms V(R1:2) V(Vhf:+) V(SUM1:OUT) V(Ve_sin:+) 1.0ms 1.2ms 1.4ms 1.6ms 1.8ms 2.0ms 2.2ms 2.4ms 2.6ms 2.8ms 3.0ms Time Mesures sur maquette La fréquence mesurée F0 de l oscillateur à quartz est de 203kHz soit T0 = 4,9 us On met un sinus en entrée E d amplitude 0,5 V et de fréquence 1kHz. Pour réaliser cette modulation AM, on doit ajouter un décalage en utilisant l alimentation +12V. E 0,5 Rapport de modulation : m = = = 0, 0416 décalage 12 (Voir les courbes en annexes)

3 1.3 Modulation DSB Pour réaliser cette modulation, on retire la tension continue de +12V de l entrée Ve. (Voir les courbes en annexes) Paramètres Ve_sin : VAMPL = 0.5 FREQ = 1000 Vhf : VAMPL = 1 FREQ = Schéma

4 1.3.3 Chronogrammes pspice 500mV 0V -500mV 0s 0.2ms 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms 1.2ms 1.4ms 1.6ms 1.8ms 2.0ms V(R1:2) V(Ve_sin:+) Time

5 2 Démodulations 2.1 Détection d enveloppe (AM) On alimente la maquette «démodulations AM» en +12V -12V. On relie la sortie AMout sur l entrée Amin du module «Détection d enveloppe». On visualise les chronogrammes Ve, Amin, C et BF. En C, on récupère l enveloppe du signal AM, qui correspond au signal modulant. La diode seule joue le rôle de redresseur. Les alternances positives du signal AMout sont recopiées en sortie Lorsque l entrée AM croît, la diode est passante et recopie le signal moins la tension de diode d environ 0,6V. Lorsque l entrée AM décroît, la diode est bloquée. Le potentiel de l anode est inférieur au potentiel de la cathode. On peut remarquer une décroissance exponentielle. (Voir les courbes en annexes) Schéma Gain : Vs p 0,75 K = = = 1,5 Ve 0,5 p Bande passante : On met un signal d entrée E de fréquence Fe = 1 khz. On visualise la sortie BF en faisant varier Fe en basses et hautes fréquences afin de trouver les 2 fréquences de coupures qui 0,75 correspondent à une amplitude de sortie = 0,53V. 2 On obtient les fréquences de coupures suivantes : F 1 = 22Hz et F 2 = 3,8kHz Linéarité de la chaîne : On fait varier l amplitude du sinus d entrée et on vérifie le gain de la chaîne. On remarque que quelque soit l amplitude du sinus d entrée Ve < 0,4V, on a toujours un gain de 1,5.

6 Lorsque 0,4 < Ve < 1,4, le montage a toujours le même gain mais on ne démodule plus un signal sinus. Lorsque Ve > 1,4V, il y a un phénomène de surmodulation qui intervient Surmodulation : On augmente le sinus d entrée Ve. On remarque que lorsque Ve > 1,4V, la surmodulation intervient car l enveloppe récupérée ne correspond pas au signal modulant Perturbations : La perturbation correspondant aux nuages créé une atténuation sur le signal démodulé. La perturbation correspondant aux éclairs créé du bruit sur le signal démodulé. Les deux perturbations additionnées modifient complètement le signal démodulé. Il est très difficilement démodulable DSB On récupère en sortie un signal sinus de fréquence égale à 2 fois a fréquence d entrée Fe car l enveloppe AMout parcourt 2 périodes lorsque le signal d entrée parcourt une période. Le signal démodulé est faux Conclusions La détection d enveloppe AM est très facilement réalisable mais présente des inconvénients tels que la faible amplitude du modulant et sa forte sensibilité aux perturbations. 2.2 Détection synchrone à fil (AM et DSB) En utilisant le générateur de porteuse Fo vers l entrée HF du démodulateur, on obtient en BF le signal d entrée légèrement décalé d un offset de tension. On peut considérer que la démodulation est quasi-parfaite Gain Vs p 0,9 En DSB, on a K = = = 1, 8 Ve 0,5 p En AM, on a le même gain Bande passante En DSB, on obtient les fréquences de coupures suivantes : F 1 = 25Hz et F 2 = 10kHz, soit une bande passante de 10kHz.

7 En AM, obtient une bande passante légèrement inférieure : F 1 = 25Hz et F 2 = 9kHz, soit une bande passante de 9kHz Linéarité En DSB, la chaîne est linéaire tant que Ve < 2V. En AM, la chaîne est linéaire tant que Ve < 0,9V. Lorsque Ve > 0,9V, la surmodulation intervient Surmodulation En AM, lorsque Ve > 0,9V, on visualise un effet de surmodulation et saturation du signal de sortie Conclusions Ce technique de détection synchrone est très intéressante car elle a une meilleure bande passante et linéarité que la détection d enveloppe AM classique. Elle présente tout de même un défaut : il est difficile d avoir exactement le même signal porteuse Hf pour la modulation et la démodulation. Une faible variation de fréquence provoque des parasites sur la démodulation. 2.3 Détection synchrone AM² (AM) Gain Vs p 0,47 En sortie du PB, on a K = = = 2, 35 Ve 0,2 p Bande passante On cherche les fréquence de coupure lorsque l amplitude du signal de sortie est égale à 0,47 = 0,33V 2 On obtient les fréquences de coupures suivantes : F 1 = 20Hz et F 2 = 11,5kHz soit une bande passante de 11,5kHz Linéarité La chaîne est linéaire tant que Ve < 0,45V.

8 2.3.4 Conclusions Il n y pas de problèmes de fréquence de porteuse car la porteuse est le même signal que l entrée Ve. Par contre, après filtrage PB, il reste des termes en Ω et 2Ω, qui provoque une distorsion du signal. Après le PB, on retrouve bien le signal BF. Après le PH, on obtient un signal modulé dont la fréquence de la porteuse est f = 2 * F 0 = 406kHz, ce qui correspond au double de la fréquence résultant de la multiplication AM. 2.4 Détection synchrone avec oscillateur local (DSB) Paramètres F 0 = 203kHz F0 = 209kHz On obtient un signal correspondant au signal modulant mais perturbé et atténué. Il faut une très grande précision sur la fréquence de l oscillateur et amplifié le signal de sortie pour utiliser cette méthode de détection. 3 Conclusions générales La démodulation d un signal modulé AM marche bien pour toutes les méthodes de détection alors que la démodulation d un signal modulé DSB nécessite une très grande précision sur la fréquence de la porteuse, ce qui marche bien avec une détection synchrone à fil mais pas bien avec une détection synchrone AM².