Démodulateurs

Exemple. Prenons un taux de modulation de 30% (ka = 0, 3), courant dans la pratique. Le signal

m(t) étant supposé centré et normalisé à 1, m2 _{≤ 1}. La puissance contenue dans les bandes latérales représente alors une puissance relative maximale de 9% etη = 0, 083

Comme ce sont les bandes latérales qui contiennent l’information utile et que, de plus, une seule bande latérale pourrait suffire, il est évident que la modulation d’amplitude classique est extrêmement inefficace dans l’utilisation qu’elle fait de la puissance. La modulation d’amplitude classique ne trouve donc de justification qu’historique, et au niveau de la très grande simpli- cité du démodulateur ; ce dernier consiste en un simple détecteur de crête. Aussi a-t-on inventé de nombreuses modulations d’amplitude dérivées de la modulation d’amplitude classique. Ces modulations suppriment la porteuse ou une bande latérale.

5.2.4 Démodulateurs

De même que l’on pouvait mettre en œuvre deux principes (linéaire et quadratique) pour réa- liser la modulation, il existe plusieurs manières de faire la démodulation, aussi appeléedétection depuis les débuts de la radio ; à l’époque, on travaillait en MORSE (A1) et démoduler le signal

revenait à détecter la présence ou l’absence de la porteuse. Démodulation AM synchrone ou cohérente

On peut retrouver le signal modulant à partir du signal modulé avec porteuse en multipliant

s(t)par une cosinusoïde identique en fréquence et en phase à celle de la porteuse. En effet,

s(t) cos(2πfct) =

Ac

On peut donc réaliser la démodulation en faisant le produit du signal modulé par la porteuse, ce qui peut se faire avec le même type de circuit que la modulation, par exemple un modula- teur en anneau dont les diodes seraient commandées par un générateur de porteuse local. Dans l’expression 5.23, le premier terme restitue en effet le signal modulant (avec une composante continue indésirable), tandis que le deuxième correspond à une raie flanquée de bandes latérales de part et d’autre de la fréquence double2fcet peut aisément être éliminé par un filtre passe-bas. Le schéma correspondant est montré à la figure5.5.

fc f fc f f f −fc −fc Ac/2 Ac/2 1/2 1/2 Ac/4 Ac/4

Spectre AM Spectre de la porteuse

2fc −fc fc Ac/2 −2fc Ac/2 Spectre du message Mélangeur

Spectre du signal mélangé

−W W

−W W

FIG. 5.5 – Démodulation AM synchrone.

5.2.5 Avantages et limitations

La modulation d’amplitude est la plus ancienne technique de modulation, mais néanmoins ayant fait ses preuves. Son plus gros avantage est la simplicité de réalisation de la modulation et de la démodulation. Pour s’en convaincre, il suffit de regarder les circuits de modulation et

de démodulation décrits ci-dessus. Il en résulte qu’un système de modulation d’amplitude est relativement bon marché, ce qui explique la raison pour laquelle la diffusion de programmes radio AM est populaire depuis si longtemps.

Cependant, la modulation d’amplitude souffre de deux limitations majeures :

1. La modulation d’amplitude implique un gaspillage de puissance. L’onde porteuse est tota- lement indépendante du message que l’on désire transmettre, c’est-à-dire le signal en bande de basem(t). La transmission de la porteuse représente donc une perte de puissance. De

plus, comme nous l’avons vu précédemment, la puissance de la porteuse représente plus de 2/3 de la puissance totale du signal modulé.

2. La modulation d’amplitude implique un gaspillage de bande passante. D’un point de vue fréquentiel, les bandes latérales supérieures et inférieures sont liées entre elles par une symétrie autour de la fréquencefc. Connaissant une de ces deux bandes, on peut en déduire

l’autre. Cela implique qu’il suffirait d’envoyer une de ces deux bandes pour obtenir toute l’information nécessaire à la reconstruction dem(t). Cependant, la modulation AM utilise

une bande de transmission égale à deux fois la bande passante du message, ce qui constitue un gaspillage de bande passante.

5.2.6 Modulations dérivées

Afin de surmonter les limitations de la modulation d’amplitude décrites à la section précé- dente, certaines modifications du processus de modulation et de démodulation doivent être réa- lisées, ce qui peut augmenter la complexité du système. En fait, un compromis a été recherché entre complexité du système et meilleure utilisation des ressources de communication. Partant de la modulation d’amplitude standard, nous pouvons distinguer quatre formes modifiées de la modulation d’amplitude :

1. Modulation à double bande latérale et porteuse supprimée (appelée en anglais “Double sideband-suppressed carrier” ouDSB-SC). Dans ce type de modulation, l’onde modulée est seulement constituée des bandes latérales supérieure et inférieure. On fait donc l’éco- nomie de la puissance de porteuse. Cependant, la bande de transmission est inchangée. 2. Modulation en quadrature de phase (appelée “Quadrature Amplitude Modulation” ou

QAM). Elle consiste à transmettre un signal sur une porteuse sinusoïdale ainsi qu’un autre signal2 _{sur une porteuse de même fréquence mais décalée de} π

2. Sous sa forme usuelle, elle permet une économie de bande passante d’un facteur2.

3. Modulation à bande unique(appelée en anglais “Single sideband modulation” ouSSB). Ici, l’onde modulée est seulement constituée de la bande latérale supérieure ou inférieure. Ce type de modulation est particulièrement utilisée pour la transmission de signaux vocaux du fait qu’il existe un creux dans le spectre de la voix entre zéro et quelques centaines de[Hz].

Elle constitue de plus une forme optimale de modulation d’amplitude car elle minimise la

puissance du signal modulé et la bande de transmission. Son principal désavantage est sa complexité.

4. Modulation à bande latérale résiduelle(appelée en anglais “Vestigial sideband modulation” ou VSB). Cette technique de modulation consiste à ne transmettre entièrement qu’une seule des deux bandes latérales tandis qu’une partie seulement de l’autre est transmise. La bande de transmission est alors réduite. Ce type de modulation est utilisé pour la ra- diodiffusion ou la transmission sur câble de signaux à large bande comme les signaux de télévision qui contiennent des composantes à des fréquences extrêmement basses.