X ÉMETTEUR – RÉCEPTEUR EN MODULATION D’AMPLITUDE

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Lycée de l’Hyrôme

Tp Transmission 1 TS2iris

ÉMETTEUR – RÉCEPTEUR EN MODULATION D’AMPLITUDE

Nous abordons dans ce TP la technique d’émission - réception d’une onde électromagnétique en modulation d’amplitude. Ce cas de figure correspond par exemple à l’émission d’une onde radio dans la gamme des grandes ondes (GO).

Note : On laissera l’alimentation symétrique +15V/0/-15V branchée en permanence.

Références : Émetteur grandes ondes pierron MT5228.

Récepteur grandes ondes pierron MT5227.

Module amplificateur MT5229.

A- Emetteur en modulation d’amplitude

L’émetteur est le module qui permet de créer à partir de la porteuse et du signal modulant, un signal en modulation d’amplitude. Il est constitué d’un multiplieur et d’un sommateur. L’oscillateur qui génère la porteuse est directement implanté sur la maquette. Un amplificateur permet de modifier l’amplitude de la tension modulante.

Le signal modulant du type vo Vo=

. 2.cos( ) ω

t est une onde basse fréquence qui contient l’information à transmettre (signal audio par exemple).

La porteuse du type vp Vp=

. 2.cos( )

Ωt est une onde haute fréquence servant de vecteur de transmission, c’est le support de l’onde modulante.

A-1- Le multiplieur

Nous avons : v3=K.v1.v2, K est la constante du multiplieur.

v3

v1 v2

X

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1- Essai en continu : Pour quelques valeurs de v1 et v2 comprises entre -10V et +10V, relever les valeurs de v3 et calculer la valeur moyenne de K (v1 et v2

sont des tensions continues générées par l’alimentation stabilisée double du poste).

2- Essai en sinusoïdal : Relier le GBF à l’entrée de l’amplificateur. On règlera le gain de l’amplificateur (x1) au minimum. Relier la sortie de l’oscillateur (v_p) à l’entrée (v2) du multiplieur et à l’entrée (v4) du sommateur.

Nous choisissons :

1

5.cos(2 .10 . )

3t

v

=

π

pour l’onde modulante (f=1kHz).

^

.cos(2 .100.10 . )

3

p Vp t

v

=

π

pour la porteuse (F=100kHz).

2-1- Mesurer la valeur Vp^{^} de la porteuse.

2-2- Visualiser les tensions v1 et v3 à l’oscilloscope et commenter.

A-2- Le sommateur

^ ^

3

1 1

1 V

.cos(2. . )

f.t V

.cos( ) 5.cos(2 .10

.t . )t

v

=

π

=

ω

=

π

^ ^ ^

3 2 4 Vp

.cos(2 . . )

F t Vp

.cos( . )

t Vp

.cos(2 .100.10 . )

t

v

= =

v π

= Ω =

π

3 . .1 2

v =K v v

1- Exprimer v5 en fonction des tensions v3 et v4. Vérifier votre relation expérimentalement.

2- Exprimer v5 en fonction de K et des tensions v1, v2 et v4.

3- En déduire l’expression de v5 en fonction de K, V^{^}₁,Vp^{^} , et puis donner son expression numérique.

A-3- Le signal modulé

1- Mettre v5 sous la forme : v₅ =V^{^}

(1

+m

.cos( . )).cos( . ) ω

t Ωt et exprimer m, le taux de modulation, en fonction de K et V^{^}₁. Calculer sa valeur.

2- Visualiser les tensions v3 et v5 et mesurer le taux de modulation. Comparer à la valeur calculée à la question précédente.

3- Effectuer une analyse spectrale de la tension v5 à l’aide de synchronie (sur une période de la tension modulante). Mesurer et exprimer la fréquence de chaque raie en fonction des fréquences f de l’onde modulante et F de la porteuse.

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4- Mesurer la bande passante nécessaire à la transmission du signal modulé.

B- Récepteur

Le récepteur contient un module de réception du signal et un démodulateur qui permet d’extraire le signal informatif (le signal v1 de l’émetteur).

B-1- Le module de réception

Le module de réception est constitué d’une antenne qui permet de transformer le signal électromagnétique provenant de l’antenne émettrice en signal électrique.

Cependant, l’antenne reçoit également les émissions d’autres stations, chaque

émission se faisant sur une porteuse particulière (RTL : 235kHz, EUROPE1 :185kHz, FRANCE INTER : 160kHz). Pour extraire notre porteuse il nous faut utiliser un filtre sélectif, ici, un circuit RLC série. On utilise la maquette de réception sans antenne et on relie la bobine à noyau de fer à l’entrée (v1) du récepteur.

1- Mesurer les fréquences de résonance haute et basse du filtre (avec et sans noyau). Quelle est la gamme de fréquences que peut capter notre récepteur ? Exprimer la fréquence de résonance théorique du filtre en fonction de L et de C. L’expérience est-elle en accord avec la théorie ?

2- Mesurer la bande passante du filtre pour une fréquence de résonance de 200kHz. On laissera le noyau de la bobine dans cette position pour la suite.

B-2- Le démodulateur

Câbler l’antenne à la sortie de l’émetteur et sur l’entrée du récepteur, relier les points A et B. Placer le GBF en tête d’émetteur et générer un signal d’amplitude 5V à 1Hz. Régler la fréquence de la porteuse à 200kHz.

Le démodulateur est constitué d’un amplificateur non inverseur suivi d’une diode, d’un filtre passe bas (cellule RC) et d’un amplificateur inverseur à gain réglable.

L=0,35mH sans noyau L=1,62mH avec noyau C=1nF

VmaxGBF = 5V

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1- Exprimer le facteur d’amplification du premier étage amplificateur en fonction de R1 et R2. Relever les tensions v1 et v2. Commentez.

2- Visualiser les signaux v2 et v3. Quel est le rôle de la diode D ?

3- Visualiser les signaux v3 et v4. Exprimer la fréquence de coupure du filtre passe bas en fonction de R et de C. Quel est son rôle ?

4- Exprimer le facteur d’amplification du deuxième étage amplificateur en fonction de R4 et P. Relever les tensions v4 et v5. Commentez.

5- Visualiser simultanément la tension aux bornes du GBF à l’entrée de

l’émetteur (v1) et la tension en sortie de récepteur (v5). Ajuster, si nécessaire, le noyau de la bobine de sorte à optimiser la réception et commentez.

6- Remplacer le GBF par le lecteur MP3 en utilisant l’adaptateur prise jack / douilles 4mm. Observer les signaux v1 émetteur et v5 récepteur. Commentez.

On pourra installer un casque en sortie de récepteur en utilisant un autre adaptateur prise jack / douilles 4mm.

7- Est-il intéressant d’utiliser une transmission en modulation d’amplitude pour véhiculer l’information provenant d’un capteur en entreprise ?

B-3- L’amplificateur pour émetteur

Pour terminer, on remplacera l’antenne en sortie d’émetteur par l’amplificateur grandes ondes et on fera un test de réception distant.

Note : L’installation de ce module sera fait par le professeur (tension dangereuse).