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+ | ===== Principes de base ===== | ||
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+ | ==== Les fondements de la modulation ==== | ||
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+ | Dans cette partie, nous allons voir les méthodes élémentaires qui permettent de transporter un signal sur une porteuse, ce qui représente la moitié du travail de tout MoDem qui se respecte. (MoDem est une contraction de Modulateur-Démodulateur). | ||
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+ | * La modulation permet de « bricoler » une porteuse pour qu' | ||
+ | * La démodulation consiste quant à elle à récupérer l' | ||
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+ | {{ : | ||
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+ | ==== La modulation d' | ||
+ | |||
+ | === Position du problème === | ||
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+ | * Nous disposons d'un oscillateur capable de générer un signal sinusoïdal à une fréquence de 123 MHz (au hasard). Ce signal est appelé « porteuse ». | ||
+ | * Par ailleurs, nous disposons d'un autre oscillateur, | ||
+ | * Enfin, nous avons un tas de silicium capable d' | ||
+ | |||
+ | Voici graphiquement la représentation dans le temps de ce qui vient d' | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
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+ | === Constatations === | ||
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+ | La porteuse est « tordue » par l' | ||
+ | |||
+ | == Pourquoi faire, alors ? == | ||
+ | |||
+ | Suivant le domaine d' | ||
+ | |||
+ | == En radio communications == | ||
+ | |||
+ | Les signaux électriques, | ||
+ | |||
+ | Bien entendu, un autre tas de silicium est capable à l' | ||
+ | |||
+ | Ce principe est naturellement utilisé aussi pour la télévision, | ||
+ | |||
+ | == En communication sur des câbles == | ||
+ | |||
+ | Ici, l' | ||
+ | |||
+ | Sur un câble bien conçu, il est possible de faire passer un signal électrique compris entre le courant continu (0Hz) et des fréquences assez élevées (disons 1GHz, un milliard de Hz, dans le cas d'un câble coaxial construit dans ce but). Si l'on utilise ce câble pour passer des signaux acoustiques (entre 20 Hz et 20KHz), c'est un peu comme si l'on construisait une autoroute à 6 voies pour y faire passer des vélos en file indienne. | ||
+ | |||
+ | Si en revanche, on utilise des porteuses modulées, judicieusement placées pour pouvoir les isoler les unes des autres à la réception avec des filtres (on sait bien le faire), on va pouvoir faire passer plusieurs signaux sur le même câble sans les mélanger! (multiplexage spatial). | ||
+ | |||
+ | C'est bien ce qu'il se produit sur LE câble (réseau câblé, celui de France Télécom Câble par exemple), puisque l'on y retrouve plusieurs chaînes de télévision, | ||
+ | |||
+ | Dans le cas de l' | ||
+ | |||
+ | === Le spectre de l'onde modulée === | ||
+ | |||
+ | Un certain FOURIER (Joseph FOURIER, 1768-1830) Physicien français a démontré qu'un signal périodique de forme quelconque peut toujours être décomposé en la somme de signaux sinusoïdaux, | ||
+ | |||
+ | Un spectre de Fourier représente sur une échelle de fréquence, pour un signal périodique donné, la distribution des harmoniques ainsi que leur amplitude. | ||
+ | |||
+ | Dans le cas simple d'une porteuse sinusoïdale modulée en Amplitude par un autre signal sinusoïdal, | ||
+ | |||
+ | Nous prenons donc une machine à calculer un peu perfectionnée et nous lui demandons de faire le travail à notre place: | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | //Celle qui a fait ce calcul est TRES perfectionnée et EXTREMEMENT chère...// | ||
+ | |||
+ | Sur ce spectre calculé, on voit bien une composante à 123 MHz et deux autres, l'une à 120 MHz (123-3) et l' | ||
+ | |||
+ | Dans ce cas précis, si l'on construit un filtre ne laissant passer que les fréquences comprises entre 110 MHz et 130 MHz, toute l' | ||
+ | |||
+ | Ici, nous avons une largeur de canal de 6 MHz (126-120) | ||
+ | |||
+ | === Notions connexes: BLD, BLU... === | ||
+ | |||
+ | C'est dommage de ne pas en parler ici, même si ça ne sert pas en ce qui nous concerne (du moins, à ma connaissance). Vous pouvez [[# | ||
+ | |||
+ | * Les deux « raies » à 120 et 126 MHz ont rigoureusement la même amplitude, l' | ||
+ | * La raie de la porteuse a une grosse amplitude et n' | ||
+ | * Dans le cas où nous devons créer une onde électromagnétique à partir de cette porteuse modulée, il va nous falloir de l' | ||
+ | * des watts HF pour l'onde électromagnétique (un peu) | ||
+ | * des watts thermiques (beaucoup), à cause du rendement, toujours assez largement inférieur à 100% | ||
+ | |||
+ | Partant de ces observations, | ||
+ | |||
+ | * L' | ||
+ | * La raie de la porteuse (énergie perdue, il n'y a pas d' | ||
+ | * les deux bandes latérales, mais elles sont symétriques et une seule pourrait suffire, puisqu' | ||
+ | |||
+ | Donc... | ||
+ | |||
+ | == Bande Latérale Double == | ||
+ | |||
+ | On va éliminer la raie de la porteuse et n' | ||
+ | |||
+ | == Bande Latérale Unique == | ||
+ | |||
+ | Plus fort, on bloque la porteuse ET une bande latérale. L' | ||
+ | |||
+ | == Mais alors... == | ||
+ | |||
+ | Pourquoi ne pas y avoir pensé plus tôt ? On y gagne | ||
+ | * très largement en rendement, pour une puissance électrique consommée, nous aurons une énergie plus importante dans la partie signifiante du signal ; | ||
+ | * En largeur de canal aussi puisqu' | ||
+ | |||
+ | Pour y avoir pensé, on y a pensé, on l'a même fait, tous les radio amateurs vous le diront. Il n'y a qu'un seul petit problème, c'est qu'à la réception, on ne peut plus reconstituer le signal utile avec un démodulateur simple. Pour y arriver, il va falloir d' | ||
+ | * La raie correspondant à la porteuse ; | ||
+ | * La bande latérale qu'on a éventuellement supprimée, dans le cas de la BLU. | ||
+ | |||
+ | Bien entendu, c'est faisable, au prix d'un récepteur qui devient plus complexe. Dans le cas de la BLD, c'est encore assez simple, il suffit de reconstruire la raie de la porteuse au milieu du spectre du signal reçu. Dans le cas de la BLU, c'est beaucoup plus compliqué. | ||
+ | |||
+ | La BLU est une technique très répandue sur les émetteurs mobiles qui doivent, avec peu d' | ||
+ | |||
+ | Cette méthode, utilisée en « graphie » (émission radio en morse) a permis avec des équipements très rudimentaires les premières liaisons radio à l' | ||
+ | |||
+ | ===== Conclusions ===== | ||
+ | |||
+ | Dans cette page, nous avons vu: | ||
+ | |||
+ | * Le principe de modulation d'une porteuse en amplitude. | ||
+ | * La notion de spectre d'un signal. | ||
+ | * La notion de largeur de canal. | ||
+ | * Le multiplexage spatial. | ||
+ | |||
+ | Mais nous ne voyons pas encore à quoi ça peut nous servir. Imaginons maintenant que la porteuse à 123 MHz soit : | ||
+ | |||
+ | - Modulée avec un signal à 3 Mhz pour signifier « 1 » | ||
+ | - Pas modulée du tout pour signifier « 0 » | ||
+ | |||
+ | Pour pouvoir avoir des chances de reconstruire correctement l' | ||
+ | |||
+ | Pour l' | ||
+ | |||
+ | Comme la technique de la BLU n'est pas utilisable ici, Il va falloir trouver autre chose... | ||
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+ | ==== Du sinus au carré ==== | ||
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+ | La modulation sinusoïdale, | ||
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+ | {{ : | ||
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+ | Cette méthode est bien connue des télégraphistes, | ||
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+ | === Spectre d'un signal carré === | ||
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+ | Un signal carré, selon FOURIER, se décompose en une somme de sinus de fréquences de plus en plus élevées (multiples de la fréquence dite « fondamentale », égale à celle du signal carré lui-même). Voici le spectre d'un signal carré de 3 MHz: | ||
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+ | {{ : | ||
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+ | Regardons maintenant le spectre de notre porteuse de 123 MHz modulée avec ce signal: | ||
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+ | Comme on pouvait s'y attendre, on retrouve le spectre du signal carré placé de part et d' | ||
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+ | ===== Conclusions ===== | ||
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+ | Par rapport au premier exemple de la porteuse modulée par un sinus, il n'y a pas beaucoup d' | ||
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+ | ==== Remarque importante ==== | ||
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+ | Nous avons toujours utilisé des signaux de modulation périodiques. Ce ne sera plus le cas lorsque nous aurons à passer des données. Ceci induit quelques ennuis: | ||
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+ | * L' | ||
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+ | ==== Un autre moyen... ==== | ||
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+ | Jusqu' | ||
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+ | Dans cet exemple, l' | ||
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+ | Remarquez ici qu'il n'y a plus une seule raie de grande amplitude, mais deux, à 120 MHz et 126 Mhz, avec une porteuse toujours à 123 MHz et une modulation à 3 MHz. | ||
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+ | ===== Conclusion ===== | ||
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+ | Ici aussi, on pourra reconstituer l' | ||
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+ | On n'a encore rien gagné, si ce n'est que l'on connaît une nouvelle méthode de modulation. | ||
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+ | D' | ||
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+ | * La modulation par sauts de phase. Même technique que vue plus haut, mais les déphasages peuvent être d'un angle inférieur. | ||
+ | * La modulation en fréquence, où le fréquence de la porteuse est modifiée par le signal modulant. Cette méthode est peu utilisée pour la transmission de données numériques. | ||