transmettre un signal : la modulation qu'est-ce que la modulation · 2017. 1. 13. · la modulation...

Qu'est-ce que la modulation ?Un signal transportant une information doit passer par un moyen de transmission entre un émetteur et un récepteur. Le signal est rarement adapté à la transmission directe par le canal de communication choisi, hertzien, filaire, ou optique. La modulation permet la transformation d'un signal en une forme adaptée au canal de transmission. L'opération inverse est la démodulation.

Transmettre un signal : la modulation

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La modulation consiste à greffer le signal utile, appelé signal modulant, sur un signal haute fréquence, appelé porteuse. Ce procédé permet de travailler avec des antennes de taille raisonnable et d’effectuer des transmissions sur de plus longues distances.


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Principe de transmission

Exemple hertzien

Les différents types de modulationPour inscrire une information sur cette porteuse, on pourra donc :

● faire varier son amplitude en fonction du signal à transmettre (modulations AM, BLU ou SSB, ASK, OOK …) ;

● faire varier sa fréquence en fonction du signal à transmettre (modulations FM, FSK, GMSK …) ;

● faire varier sa phase en fonction du signal à transmettre (modulations PM, PSK …).


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Translation en fréquenceLa modulation entraîne une translation en fréquence des signaux, et permet ainsi de faire passer, sur un même support de transmission, plusieurs canaux, et donc d'augmenter le débit d'information.


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signal en bande de base

Ex : Influence de la translation en fréquence par modulation sur la longueur d'onde de l'antenne

● Déterminer la longueur minimum et maximumde l'antenne d'émission type λ/4 (antenne quart d'onde) si l'on souhaite transmettre un signal audio (30Hz à 15kHz) sans modulation avec λ = c / f (c=300000 km/s).

● Les longueurs obtenues sont-elles réalistes ?

● Le signal audio en bande de base (30Hz à 15kHz) est alors modulé à une fréquence de 155,5MHz. Déterminer la longueur de l'antenne type λ/4.


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La modulation d'amplitudeLa modulation d’amplitude consiste à jouer sur l’amplitude de la porteuse pour transmettre l'image du signal basse fréquence contenant l’information à transmettre.Une porteuse sinusoïdale VP(t) = Ap cos ( 2 π fp t ) modulée en amplitude par un signal modulant basse-fréquence VM(t) qui peut être un signal audio, vidéo, analogique ou numérique s’écrit alors:

VAM(t) = Ap (1 + m.VM(t)) cos(2 π fp t)

avec : Ap : amplitude de la porteusefp : fréquence de la porteusem : indice de modulation


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La modulation d'amplitudePour représenter l’allure temporelle d’un signal AM, on utilise les propriétés suivantes :

● la porteuse oscille entre deux limites qui sont les enveloppes supérieure et inférieure● l’enveloppe supérieure a pour équation x(t) = Ap (1 + m.VM(t)) pour cos(2 π fp t) = 1● l’enveloppe inférieure a pour équation y(t) = -Ap (1 + m.VM(t)) pour cos(2 π fp t) = -1● on retrouve la forme du signal modulant s(t) dans les deux enveloppes


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signal modulant

porteuse modulée en amplitude

La modulation d'amplitudeDans le cas d'un signal modulant VM(t) quelconque :

● la forme du spectre de VM(t) est plus riche qu’une simple raie ;● on appelle Fmax la fréquence la plus élevée contenue dans le

signal modulant ;● le spectre de VM(t) se retrouve de part et d’autre de la porteuse

dans le spectre du signal modulé


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spectre d'un signal AM avec signal modulant quelconque

On constate que la bande B occupée par un signal AM vaut :

B = 2.Fmax

Application : un canal CB ayant une largeur de 10 kHz, le spectre basse-fréquence doit être limité à 5kHz.

La modulation de fréquenceLa modulation de fréquence ou FM consiste à transmettre un signal par la modulation de la fréquence d'un signal porteur (porteuse).

L'expression générale d'un signal modulé en fréquence est :VFM(t) = Ap cos ( 2 π fp t + 2 π fΔ ∫ VM(t) dt )

avec : Ap : amplitude de la porteusefp : fréquence de la porteuseVM(t) : signal modulantfΔ : déviation en fréquence

Le message basse-fréquence à transmettre est inscrit dans la fréquence instantanée du signal modulé.


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La modulation de fréquenceSi le signal modulant VM(t) est sinusoïdal, l'expression du signal modulé devient :

VFM(t) = Ap cos ( 2 π fp t + 2 π fΔ ∫ Am cos ( 2 π fM t ) dt )soit

VFM(t) = Ap cos ( 2 π fp t + (fΔ Am) / fM) sin ( 2 π fM t ) )


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Porteuse FM avec signal modulant sinusoïdal

La modulation de fréquenceEn radiodiffusion, la valeur standard de l’excursion en fréquence est : ∆f = ±75 kHz

Application : la fréquence de l’émetteur France-Inter Lannion estfp = 88,3 MHz. Elle varie donc entre fmin = 88,225MHz etfmax = 88,375MHz.


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La modulation de phaseDans une modulation de phase, la phase de la porteuse est modifiée en fonction du signal modulant.L'équation du signal modulé est :

VPM(t) = Ap cos ( 2 π fp t + K VM(t) )

La modulation de phase est utilisée dans la modulation de signaux numériques. On parle alors de modulation PSK (Phase Shift Keying) ou BPSK (Binary Phase Shift Keying ).


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La modulation de phase


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porteuse

signal modulant

signal modulé

Modulation de phase pour un signal modulant sinusoïdal

Applications : Retrouver, à partir de recherche sur le web, les types de modulation utilisés pour chacune des applications ci-dessous :


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Applications : Retrouver, à partir de recherches sur le web, les avantages et inconvénients des 3 types de modulation.


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Diapo 1Diapo 2Diapo 3Diapo 4Diapo 5Diapo 6Diapo 7Diapo 8Diapo 9Diapo 10Diapo 11Diapo 12Diapo 13Diapo 14Diapo 15

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