Historique de la radio
La modulation du signal radiophonique
Radio
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Pour transmettre un programme de radio, il faut le mettre sur une fréquence porteuse: c'est la modulation. Plusieurs systèmes de modulation sont possibles.
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Vm: amplitude du signal audio

Vp: amplitude de la porteuse

Taux de modulation (%):
Vm × 100 / Vp

Article technique sur
les différentes sortes de modulation

Modulation

Nous avons un programme à émettre et nous avons une fréquence porteuse. Il faut maintenant combiner ces deux éléments, c'est la modulation. La modulation la plus employée (surtout au début de la radio), c'était la modulation d'amplitude (AM en anglais).


Le signal est surmodulé.
Seul un détecteur synchrone peut démoduler correctement ce type de signal



Un détecteur à diode détecte les crêtes du signal.
C'est un système simple qui est utilsé dans les récepteurs à lampes et à transistors, mais la qualité est moyenne.



Un récepteur à cristal (l'ancètre de la diode) n'a pas besoin d'alimentation en courant.
Ce récepteur se compose d'une antenne A1, d'un circuit accordé L1 + C1, d'une diode D1, d'un condensateur de filtrage C2 et d'un casque d'écoute. Le transfo adapte l'impédance élevée du détecteur à la basse impédance du casque.


Les émetteurs dans la bande FM seront remplacés à terme par le DAB+

Dans les pays où le passage à la norme DAB a été forcé (émetteurs nationaux ne travaillant plus en FM), on a vu un regain d'intérêt pour les petits émetteurs locaux travaillant encore en FM. Ces petits émetteurs n'ont pas la possibilité de passer au numérique, qui nécessite le regroupement de plusieurs programmes.

Quand aucun programme n'est transmis (pas de modulation), l'émetteur travaille à 50% de sa puissance. Quand il y a une modulation, la puissance de l'émetteur augmente quand le signal modulant est positif et diminue quand il est négatif, mais en moyenne l'émetteur travaille à 50% de sa puissance.

Le taux de modulation indique l'influence du signal modulant sur la porteuse. Si la puissance de la porteuse van de 0 à 100%, on dira que le taux de modulation est de 100%. En pratique on gardera une petite réserve pour réduire les déformations, aussi bien du coté de l'émetteur que du coté du récepteur.

La détection peut être très simple, il s'agit de la détection de l'enveloppe (ou détection de crête). Une diode suivie d'un petit condensateur de filtrage suffisent. Et en effet, les premières radios (utilisant un cristal de galène, un des rares cristaux naturels à effet redresseur) n'avaient guere plus qu'

  • une grande antenne pour capter le signal haute fréquence
  • un circuit accordé pour choisir une porteuse
  • une diode pour détecter le signal
  • et un casque d'écoute sensible pour écouter le programme
Ce type de récepteur ne fonctionnerait plus actuellement à cause des nombreux parasites ménagers (ordinateurs, réseaux locaux, etc), mais également à cause du fait qu'il y a de moins en moins d'émetteurs puissants.

Un défaut de la détection par diode est la mauvaise linéarité (courbe de détection avec coude prononcé). Il y a des déformations si le signal est fort ou faible et les parasites ne sont pas atténués: ils sont fortement présents dans le signal détecté.

Un détecteur plus perfectionné est le détecteur synchrone qui multiplie le signal d'antenne par un signal de même fréquence et d'amplitude constante généré localement. Les parasites ne s'entendent plus si fort et la linéarité est meilleure. On détecte aussi bien le signal positif que négatif: même si le circuit n'aurait aucun autre avantage, cela permettrait à lui tout seul de réduire le bruit de fond de moitié.

Le détecteur synchrone permet de détecter correctement les signaux surmodulés (ce qui n'est pas interdit) et c'est le seul système qui puisse détecter la modulation à bande latérable (BLU: Bande Latérale Unique) ou SSB (Single Side Band). C'est le circuit standard dans les récepteurs mondiaux, car il permet de tout démoduler.

Différents circuits du controle automatique du gain sont décrits sur cette page.

Modulation de fréquence (FM)

La modulation d'amplitude est sensible aux parasites qui déforment l'amplitude. En modulation de fréquence, l'information sonore est codée sous forme de modification de la fréquence porteuse. La déviation de fréquence est de 75kHz (donc 150kHz si on compte que le signal à moduler peut tout aussi bien être positif que négatif). Chaque émetteur se voit attribuer un canal de 300kHz pour éviter les interférences, et pour permettre des fonctions supplémentaires (stéréo, second programme, rds).

Un seul canal FM est plus large que toute la bande des grandes ondes (qui vont de 150 à 300kHz)! Il faut donc monter en fréquence pour permettre de placer plusieurs émetteurs dans la bande radio. On utilise de ce fait des fréquences allant de 88 à 108MHz. Une centaine d'émetteurs peuvent prendre place dans cette bande.

Comme la portée d'un émetteur est plus limitée, on peut placer plusieurs émetteurs sur la même fréquence, à condition qu'ils soient placés à plus de 200km l'un de l'autre. La détection FM fait en sorte que seul l'émetteur le plus puissant soit détecté. La réception par les ondes réfléchies par l'ionosphère n'est pas possible, le signal est trop faible pour être détecté.

Superhétérodyne

Pour augmenter la sélectivité du récepteur, il faut utiliser plus d'un circuit accordé. Quand on change de poste, tous les circuits accordés doivent être commandés simultanément, ce qui pose problème s'il y a plus de deux circuits accordés. Et le récepteur direct a d'autres inconvénients:
  • Les tubes (et les transistors) amplifient moins aux fréquences élevées. Il faut donc plus de tubes ou de transistors pour les fréquences élevées. Les transistors nécessitent de plus une correction (neutrodyne) adaptée à la fréquence. C'est pour cela que les seuls récepteurs directs à transistors sont des récepteurs reflex.

  • Le signal amplifié du dernier tube peut être capté par le premier tube ou par l'antenne, ce qui produit l'effet Larsen. La radio se comporte comme un petit émetteur et brouille tous les émetteurs du coin.
On élimine tous ces problèmes en une fois en passant à une fréquence moyenne fixe. Tous les circuits MF sont accordés une fois pour toute sur cette fréquence. On obtient la fréquence moyenne par mélange de la fréquence de l'émetteur avec une fréquence locale (variable). Le produit est la moyenne fréquence fixe que nous recherchons, et les étages suivants n'amplifient que cette fréquence. On change d'émetteur en changeant la fréquence de l'oscillateur, donc une simplification de l'accord.

Au début, le superhétérodyne semblait très compliqué, mais actuellement tous les récepteurs sont "super". La MF est de 455kHz pour la modulation d'amplitude (qui a une bande passante de 9kHz) et de 10.7Mhz pour la modulation en fréquence qui a une bande passante de 300kHz. Aucun émetteur n'utilise les fréquences attribuées aux moyennes fréquences.

Nous continuons avec quelques exemples de postes de radio (à lampes et à transistors).

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