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Schématisation des différents types de modulations

A RETENIR PAR CŒUR

La tension instantanée en fonction du temps d’un signal sinusoïdal peut se caractériser par trois grandeurs :

  • l’amplitude
  • la fréquence
  • la phase.

Si on désire transporter une information (voix, image, données informatiques, …) grâce à ce signal, il faut le moduler en fonction de cette information. Moduler ce signal consiste à modifier une de ses trois grandeurs au rythme de l’information que l’on désire transporter.

 

 

Un oscillogramme représente la modulation en fonction du temps qu’afficherait un oscilloscope. Un spectrogramme représente la modulation en fonction de la fréquence qu’afficherait un analyseur de spectre.

Si on modifie l’amplitude, on parle de modulation d’amplitude (AM) : le niveau de H.F. est modulée par le niveau de B.F. ; la B.F. produit une enveloppe (marquée en pointillé dans le schéma ci-dessus) autour de la H.F. En représentant l’AM en fonction de la fréquence, on retrouve la porteuse au centre et deux bandes latérales (une de chaque côté de la porteuse) transportant le message B.F. car moduler la HF (porteuse) par la BF revient à les mélanger; la résultante de ce mélange donne les fréquences HF + BF, HF – BF et HF.

La BLU (Bande Latérale Unique), SSB (Single Side Band) en anglais, est créée à partir de l’AM dont on supprime la porteuse et une bande latérale afin d’optimiser la puissance émise : la porteuse ne transporte aucun message, les deux bandes latérales transportent le même message. Le spectre BF (en gris sur les schémas ci-dessus) est représenté dans le schéma du bas par un triangle ce qui permet de différencier le bas et le haut du spectre BF et ne signifie pas que la tension ou la puissance du signal BF est plus faible vers 0 Hz.

En BLU, le signal BF est simplement « translaté » sur une fréquence plus élevée. En BLS, le spectre BF s’étend de 0 Hz (à gauche du triangle représentant le spectre BF) à 3 kHz (à droite). En BLI, le spectre BF est inversé : il devra être « retourné » lors de la démodulation, sinon le signal restera incompréhensible.

La modulation d’amplitude avec bandes latérales indépendantes (à ne pas confondre avec la BLI, bande latérale inférieure) permet de transmettre deux signaux indépendants dans chacune des bandes latérales. La mise au point de cette modulation, pas encore utilisée pas les radioamateurs, est délicate.

La CW (de l’anglais Continuous Waves, ondes entretenues) est simplement de la H.F. modulée en tout ou rien. La CW est une modulation d’amplitude réduite à sa plus simple expression.

La modulation de phase et la modulation de fréquence (FM) sont des modulations « angulaires ». En FM, la fréquence de la porteuse est modulée au rythme de la BF. Lorsque la BF est au maximum, la fréquence est maximum, et vice versa. L’excursion en fréquence (ou swing) est l’écart entre la fréquence centrale et une des deux fréquences extrêmes. La bande passante (ou occupée) est le double de l’excursion et est l’écart entre les deux fréquences extrêmes.

Si l’on modifie la phase, on parle de modulation de phase. La représentation temporelle de ce signal ressemble alors à celle d’un signal modulé en fréquence et les propriétés d’un signal modulé en phase sont très proches de celles d’un signal modulé en fréquence. D’ailleurs, l’oreille humaine ne fait pas la distinction ; en revanche, l’ordinateur (et le traitement numérique de sa carte son) la fait.

Les modes digitaux (appelés aussi MGM : Modulation Générée par une Machine) n’échappent pas à cette classification : la CW est une modulation d’amplitude numérique à 2 états (tout ou rien). Avec le FSK (Frequence Shift Keying), la fréquence est modulée par une sous-porteuse contenant l’information numérique. Le PSK (Phase Shift Keying) module la phase qui prend 2 états (0 et π donnant du 2-PSK), 4 états (0, π/2, π et 3π/2 donnant du 4-PSK), voire plus. Transmettre en AFSK sur un émetteur BLU équivaut à moduler en FSK.

La modulation d’amplitude en quadrature (QAM) combine les modulations d’amplitude et de phase ce qui permet jusqu’à 256 états (soit 16²) correspondant chacun à une amplitude et une phase. Ceci complique la modulation et la démodulation (surtout en présence de parasites ou de fading) mais augmente le débit binaire. En effet le débit binaire, donné en bits par seconde (bps), est égal au nombre de changement d’état par seconde (vitesse en Bauds, déterminant la bande occupée par le signal) multiplié par le nombre d’états que peut prendre le signal (valence).

  

Depuis 2012, cette classe d’émission (1ère lettre = D), utilisée notamment dans les systèmes Wi-Fi, est autorisée aux radioamateurs français.

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