L’objectif de la modulation de fréquence a été initialement d’obtenir une meilleure qualité des transmissions vocales. L’amplitude de la porteuse reste constante (en fait cela n’a pas grande importance) c’est sa fréquence qui est modulée. Ce qui présente un énorme avantage. En effet les divers bruits parasites qui perturbent une onde électromagnétique ont le plus souvent comme conséquence d’en perturber l’amplitude. C’est une technique très employée en radiodiffusion, mais aussi en télécommunications avec des véhicules en mouvement (taxis par ex.) L’encombrement du spectre de fréquence est beaucoup plus important qu’en modulation d’amplitude ce qui justifie l’emploi de porteuse à fréquence beaucoup plus élevée (88 à 108 MHz en radio FM).
Réalisation
On utilise divers principes. Le plus simple consiste à insérer dans un oscillateur une capacité variable du type diode varicap dont C = KVa, avec a = 1/2 environ. On emploie l’oscillateur Clapp par exemple. Le problème principal qu’on rencontre est que la fréquence de la porteuse doit être très stable sinon il y a risque de superposition avec un canal voisin. On va donc utiliser un oscillateur à quartz pour générer f et lui associer une varicap pour l’excursion en fréquence autour de f, ou bien réaliser une structure à boucle d’asservissement de phase.
En l’absence de signal modulant la fréquence de sortie est rigoureusement égale à Nfo, lorsque la boucle fonctionne, c’est à dire quelques centaines de µs après la mise sous tension. En permanence l’asservissement va réagir aux perturbations éventuelles, cependant la constante de temps de réponse n’est pas nulle, donc si le signal modulant varie suffisamment rapidement la fréquence de sortie sera modulée par ce signal, mais sa valeur moyenne restera pilotée par celle de l’oscillateur à quartz, c’est à dire qu’une dérive lente du VCO sera contrôlée et donc impossible.
Récepteur
Pour réaliser un émetteur il suffit de rajouter en sortie un ampli de puissance en classe C et une antenne. Notons que quelquefois au niveau du sommateur on rajoute un limiteur de tension qui aura comme objet d’éviter toute surmodulation accidentelle qui entrainerait le dispositif à déborder de la bande de fréquences qui lui est allouée.
Pour détecter une onde modulée en fréquence on transforme la modulation de fréquence en modulation d’amplitude et ensuite on exploite le procédé déjà rencontré.
Un récepteur FM va donc comporter les éléments suivants : un tuner VHF dans lequel on trouve tous les circuits HF : oscillateur local type VCO ajustable entre 88 -108MHz, ampli radiofréquence, mélangeur additif à FET avec circuit de sortie accordé sur la fréquence intermédiaire. Un ampli à fréquence intermédiaire dont le gain est relativement élevé puisqu’en sortie on cherche une amplitude de l’ordre du volt. Il est précédé d’un filtre céramique permettant d’optimiser la largeur de bande un démodulateur du type détecteur synchrone dont le principe est illustré ci-dessous en sortie duquel on va trouver : un ampli audio précédé d’un filtre passe-bas une commande de contrôle automatique de fréquence destinée à limiter les dérives lentes de l’oscillateur via une varicap détecteur synchrone.
Le signal à démoduler est envoyé aux deux entrées d’un multiplicateur, directement sur l’une et après passage dans un circuit déphaseur sur l’autre. Tout repose sur la linéarité de ce dernier qui déphase le signal en fonction de la fréquence (courbe en noir) avec un déphasage de 90° très exactement pour fi ainsi l’amplitude en sortie du multiplieur (courbe orange) est elle directement proportionnelle à la fréquence (dans une plage limitée, mais suffisante, autour de fi) et par conséquent semblable au signal modulateur qui a généré la modulation de fréquence.
Transmission numérique
La transmission des données numériques implique quelques contraintes supplémentaires car elles ne possèdent pas les caractéristiques spectrales leur permettant une transmission directe à longue distance par une ligne ou entre antennes. Deux procédés sont couramment employés pour adapter les signaux numériques au support de transmission : le transcodage et la modulation.
Le principal problème posé par la transmission de données numériques est la nécessaire synchronisation entre l’horloge de l’émetteur et celle du récepteur. Dans un système de transmission synchrone on dispose d’une horloge qui impose la périodicité de la transmission, mais il faut aussi transmettre un certain nombre d’informations en début de toute transmission pour permettre au système de réception de comprendre le message transmis. Dans un mode asynchrone on envoie seulement une suite de bits constituant un mot suivi d’un temps mort qui peut être quelconque. On doit donc transmettre en début de mot un code de start qui permet d’identifier ce début et en fin un code de stop transmission en bande de base
On effectue un transcodage permettant d’adapter le message à transmettre au type de support (ligne)tel que le récepteur pourra décoder le signal transmis. L’une des principales techniques consiste à faire en sorte que le signal transmis soit à moyenne nulle ce qui garantit en général un spectre limité (on a intérêt à ce que le spectre du signal transmis soit le plus étroit possible) ce qu’on peut obtenir de diverses façons soit en codant de façon symétrique les 1 et les 0 (et en admettant qu’on aura statistiquement autant de 1 que de 0) via les codes NRZ et RAZ, soit ce qui est plus sûr en codant les bits de telle sorte que chacun 1 ou 0 soit à moyenne nulle (codes Manchester).
Source: maxfilm.org | CC
