résumé
de cours
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Les ondes hertziennes, utilisées pour les transmissions d'informations, sont de même nature que la lumière visible (ou autres : infra-rouge, ultra-violet, rayons gamma). Elles se propagent dans le vide à la célérité c=3 108 m/s, mais ne se propagent pas à travers les métaux. Leurs fréquences sont comprises entre 3 1011 Hz et 3 105 Hz.
L'intérêt principal de la transmission hertzienne, pour la radio, la télévision ou le téléphone, est l'absence de support matériel (contrairement au son ou aux transmissions électriques) et la possibilité de transmission à longue portée sans trop d'amortissement (satellites par exemple...).
Mais la transmission d'onde hertzienne de basse fréquence à grande distance est pratiquement impossible ; on ne peut donc pas transmettre directement une onde hertzienne correspondant à un signal audio (son audible par l'oreille humaine : 20 à 20000 Hz).
De plus l'existence de plusieurs émetteurs radio serait impossible car nos récepteur radio ne pourraient pas distinguer les diverses émissions produites dans des domaines de fréquence identiques. D'où la nécessité de la modulation.
modulation d'amplitude : l'amplitude de la porteuse varie, est modulé par le signal basse fréquence.
modulation de fréquences : la fréquence de la porteuse varie, est modulée par le signal modulant .
L'onde modulée haute fréquence, qui transporte le signal basse fréquence est appelée onde porteuse.
Un circuit oscillant ( LC) peut émettre par l'intermédiaire d'une antenne, une onde électromagnétique de même fréquence que les oscillations entretenues dans le circuit électrique. Cette onde peut être captée par une antenne réceptrice convenablement orientée.
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Le signal musical ( chanson) à transmettre à une fréquence comprise entre 20 Hz ( basses) et 20 000 Hz ( aigus). Si le signal musical était transmis directement par voie électromagnétique, la portée serait très faible. Il y a en général plusieurs émetteurs au voisinage du récepteur. Le récepteur capterait en même temps aussi bien la chanson qu'un discours politique d'un autre émetteur sans pouvoir les séparer.
Pour résoudre ces problèmes , on utilise une onde électromagnétique de haute fréquence qui transporte le signal musical. C'est la porteuse. Il suffit, alors, de n'accorder le récepteur que sur la porteuse du signal musical (chanson) pour ne plus être gêné par le discours politique ( autre porteuse ). On module l'amplitude de la porteuse par le signal musical.
Le multiplieur est le composant électronique qui permet d'obtenir une onde modulée en amplitude. La tension basse fréquence module l'amplitude de la porteuse ( haute fréquence). Si la tension modulante est sinusoïdale:
tension modulante basse fréquence : s(t) = Sm cos(2pfSt) + U0.
tension haute fréquence (porteuse) : p(t) = Pm cos(2pfPt)
la tension de sortie du multiplieur proportionnelle au produit s(t) * p(t). L'amplitude de la tension modulée est de la forme :
Um(t) = A[m cos(2pfSt)+1] où m = Sm/U0, taux de modulation.
Pour obtenir une tension modulée de bonne qualité, le taux de modulation doit être inférieur à 1. La fréquence de la porteuse F doit être largement supérieure à celle de la tension modulante.
spectre de Fourier du signal modulé :
Une tension sinusoïdale de fréquence F, modulée en amplitude par une tension sinusoïdale de fréquee f <<F, est la somme de trois tensions sinusoïdale de fréquence F-f, F, F+f.
Un quadripôle, constitué par une diode et une asociation RC parallèle, permet de détectée l'enveloppe d'une tension modulée en amplitude.
- La diode, redresseur simple alternance, suprime les alternances négatives de la tension modulée. - - Pour obtenir une démodulation de bonne qualité, il faut que la constante de temps t du dipôle RC soit très supérieure à la période TP de la porteuse, tout en restant inférieure à la période TS du signal modulant.
- Un filtre passe haut élimine la composante continue de la tension basse fréquence (signal modulant)
Un récepteur radio comporte :
- Une antenne qui capte les ondes électromégnétiques de différentes fréquences.
- Un circuit LC parallèle qui peut être accordé ( en modifiant la valeur de la capacité du condensateur) sur la fréquence F de la porteuse de l'émetteur choisi.
- Un dispositif éliminant la porteuse.
- Un dispositif d'écoute ( écouteur ou haut-parleur) qu'il est souvent nécessaire d'amplifier.