Modulation d'amplitude
Réalisation d'un émetteur
AM
Root » Serveurs » Electro-ménager » Historique » Audio » Radio » Modulation d'amplitude

Nous allons construire un petit émetteur AM dont nous pouvons recevoir le signal sur la bande des "petites ondes" ou MW (medium waves). Mais d'abord un peu de théorie...
-

-

Index modulation
Modulation d'amplitude et autres types de modulation
Emetteurs, modulateurs, détecteurs et multiplicateurs


Porteuse, signal audio et porteuse modulée


Caractéristique d'une diode
avec en abscisse la tension U
et en ordonnée le courant I
La sortie est le courant dans la diode


Modulation par la diode
Comme quoi l'électronique est on ne peut plus simple

Le but de la modulation est d'emballer un signal que nous voulons transporter. La modulation permet de transmettre le signal à distance sans trop de pertes et de déformations. On retrouve la modulation un peu partout: les postes de radio, de télévision, les GSM,... En utilisant une fréquence différente pour chaque signal à transporter, il est possible de choisir le signal voulu dans le récepteur.

On pourrait comparer la porteuse à un train, et les passagers aux messages qu'il faut transporter. Les passagers prennent place dans le train (modulation) et quittent le train à destination (démodulation).

Une des méthodes les plus utilisées pour la modulation, est la modulation en amplitude. Les premières émissions de radio (programmes pour le public) ont eu lieu en modulation d'amplitude car le système est très simple, aussi bien en modulation qu'en démodulation. La modulation d'amplitude est toujours disponible dans les avions et les navires pour les cas de détresse.

Actuellement, il n'y a plus tellement d'émetteurs sur les ondes longues et moyennes où on utilise la modulation d'amplitude (chic! nous allons pouvoir créer notre propre émetteur!). La modulation d'amplitude est par contre encore souvent utilisée sous une forme plus complexe (QAM ou Quadrature Amplitude Modulation) où on joue aussi bien sur l'amplitude que sur la phase du signal. Cette méthode permet de transmettre plus d'informations dans un temps donné.

Nous avons donc deux signaux que nous voulons mélanger: un signal audio qui va de 20 à 5000Hz et une porteuse, par exemple 630kHz. Nous ne pouvons pas les superposer (addition), cela n'a aucun effet, nous devons multiplier les deux signaux. Il faut que l'amplitude du signal audio modifie l'amplitude de la porteuse. Mais comment faire? Pour effectuer une multiplication, il faut un composant qui ait une caractéristique non-linéaire. Si vous ne me croyez pas, la démonstration suit.

Modulation par la diode

Une diode a une caractéristique non-linéaire. Quand on applique une tension faible (par exemple 0.4V) la diode est faiblement conductrice. Elle se comporte en fait comme une résistance de valeur élevée. Avec une tension plus élevée (par exemple 0.7V), la diode est fortement conductrice, la résistance de la diode a chuté.

Nous allons utiliser cet effet pour moduler la porteuse. Nous plaçons d'abord le signal audio sur la diode (c'est la connection mauve). Nous adaptons la polarisation pour avoir un signal audio qui va de 0.4 à 0.7V. Dans le tableau suivant, nous indiquons les tensions et les courants correspondants, ainsi que la valeur calculée de la résistance.

TensionCourantRésistance
0.4V (signal audio négatif)0.1mA4kΩ
0.7V (signal audio positif)0.5mA1.4kΩ

Nous allons maintenant ajouter une porteuse de 630kHz (connection verte). L'amplitude de la porteuse est dans notre exemple de 0.1V. Quand le signal audio est de 0.4V, il s'y ajoute donc un signal de 0.1V (résultat: 0.5V), quand il est de 0.7V, la résultante est de 0.8V. Jusqu'à présent, les deux signaux sont simplement superposée (c'est pas ce que nous voulons).

Avec une porteuse de 0.1V, le courant varie de 0.1 à 0.2mA quand le signal audio est de 0.4V et de 0.5 à 1.0mA quand le signal audio est à 0.7V.

Tension
minimum
Tension
maximum
Courant
minimum
Courant
maximum
Résistance
dynamique
0.4V0.5V0.1mA0.2mA1kΩ
0.7V0.8V0.5mA1.0mA200Ω
Modulation de la porteuse: 0.1V

La différence entre la tension minimum et maximum est produite par la porteuse que nous ajoutons au signal. La différence en courant n'est pas exploitable dans ce type de circuit, mais le courant peut être amplifié si on utilise un transistor à la place de la diode. On peut également utiliser la modification de la résistance dynamique. Elle détermine combien la porteuse sera atténuée.

Supposons que la résistance verte ait une valeur de 1kΩ. Quand le niveau du signal audio est le plus bas, la porteuse est réduite à 50% (1kΩ / 1kΩ). Quand le niveau du signal audio est le plus élevé, la porteuse est réduite à 20% (1kΩ / 200Ω).

Avec ce circuit, la porteuse est donc plus ou moins réduite selon le niveau du signal modulant. La diode se comporte comme une résistance variable dont la valeur change selon l'information sonore.

La modulation par diode n'est que rarement utilisée car elle produit une forte déformation du signal (intermodulation) et une perte de puissance. Mais en fin de page vous allez retrouver deux applications de la diode dans la modulation (si vous tenez le coup jusque là).

Encore quelques éléments de théorie: la modulation en amplitude correspond à une multiplication de deux signaux, cela se voit au graphique en haut à droite. Une diode a une caractéristique logaritmique (courbe U/I). Or quand on additionne deux logaritmes, on obtient une multiplication. La présence de la diode transforme la superposition de deux signaux (addition) en modulation (multiplication). La diode produit également d'autres produits qui doivent être éliminés par des filtres passe bande.

Les tubes de radio ont très longtemp été utilisé dans les émetteurs à cause de leur bonne linéarité, de leur fonctionnement à très forte puissance et de leur résistance aux surcharges. Nous commençons par le circuit standard d'un émetteur AM à tubes, suivi de nombreux autres exemples. Nous analysons également les tracés d'oscilloscope.

Un émetteur AM à transistor est décrit ici.

Deux exemples d'applications de la diode comme modulateur sont expliqués ici (changement de fréquence et interporteuse).

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's