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Modulation d’amplitude, AM

A SAVOIR PAR CŒUR

 

La modulation d’amplitude (AM) reste la modulation la plus simple à mettre en œuvre tant en émission qu’en réception. C’est par ce type de modulation qu’ont été effectués les premières émissions radiophoniques et les premiers contacts radioamateurs en téléphonie. Mais, compte tenu des piètres performances de cette modulation, elle n’est quasiment plus utilisée par les radioamateurs, sauf en Télévision analogique.

La détection (ou détecteur d’enveloppe) est constituée d’une diode suivie d’un circuit RC passe-bas pour filtrer la H.F. Le niveau B.F. appliqué à l’amplificateur AF est ajusté sur le point variable du potentiomètre R. Le semi-conducteur utilisé pour la diode pourra être du Germanium car sa tension de seuil (0,3 volt) est plus faible que le Silicium : l’enveloppe BF sera ainsi mieux restituée dans les creux. Les diodes de détection se présentent souvent sous la forme de petits tubes en verre avec une pointe métallique à l’intérieur.

Le contrôle automatique de gain (CAG) est un dispositif qui permet d’obtenir le même niveau B.F. quelle que soit la force du signal H.F. à l’entrée du récepteur. Plus précisément, le CAG agit sur le gain des étages RF d’entrée et/ou sur celui des étages FI afin qu’ils ne soient pas saturés en présence d’un signal fort et que le signal à leur sortie soit exploitable (non écrêté). In fine, c’est bien le niveau BF qui est impacté par ce circuit. La tension à l’entrée de l’étage CAG est prélevée sur la détection à travers la résistance R. Le niveau de CAG est réglé par le potentiomètre RF Gain. La tension de sortie ajuste le gain d’un étage FI à transistor FET double porte (ou le gain d’un autre étage RF). C’est cette tension qu’indique le S-mètre du récepteur.

Une onde porteuse en AM peut être modulée de différentes façons : en agissant sur l’alimentation de l’amplificateur final (schéma à gauche) ou en mélangeant HF et BF grâce à un MOS-FET (schéma à droite).

La représentation d’un signal AM en fonction du temps est donnée ci-après. La valeur crête du signal HF, « B », est la puissance de pointe de l’enveloppe (PEP) : l’émetteur ne peut pas fournir une puissance supérieure. C’est cette puissance qui est retenue pour la détermination de la puissance maximum autorisée.

En l’absence de BF, la valeur du signal HF doit être de B/2 (zone 1 du schéma) ; une fois modulée par le signal BF (« enveloppe BF » en pointillé), le signal HF varie autour de B/2 (puissance moyenne lue par le wattmètre, la moitié de la puissance PEP) avec une valeur allant de « a » à « A », soit une variation de « b » (zone 2 du schéma). Si la BF est centrée par rapport à B, on a : b = A – a et B = A + a.

Si l’enveloppe BF passe au dessus de « B » (zone 3) ou si l’enveloppe BF passe en dessous de 0 (zone 4), il y a surmodulation et distorsion du signal BF puisqu’une partie de celui-ci n’est pas émis. La modulation est optimisée lorsque la valeur « b » est la plus grande possible, sans toutefois que l’enveloppe BF dépasse les deux limites énoncées ci-dessus (0 et B) car, au-delà, les distorsions sont sévères.

Le taux de modulation de l’AM est noté K (en %) et est calculé ainsi :

K(%) = (A – a) / (A + a) = b / B

Les valeurs B et b sont plus simples à conceptualiser tandis que les valeurs A et a sont plus simples à mesurer. Le taux de modulation obtenu par les valeurs A et a suppose que l’enveloppe BF soit centrée par rapport à la valeur crête de la porteuse (B) et que l’enveloppe BF reste comprise entre 0 et B. Pour éviter la surmodulation et optimiser le taux de modulation, un compresseur de modulation peut être inséré entre l’amplificateur AF et le modulateur : les pointes du signal BF issu du microphone sont plus ou moins atténuées alors que les creux sont, au contraire, amplifiés.

Exemple

Dans la zone 2 du schéma, on mesure les valeurs : A = 4,2 V et a = 1,8 V, quel est le taux de modulation ?

Réponse

 K = (A–a)/(A+a) = (4,2–1,8)/(4,2+1,8) = 2,4/6 = 0,4 = 40%. (2,4 V et 6 V sont les valeurs de b et B)

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