Transcript Télécommunication signaux analogiques

SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
SYSTEMES ELECTRONIQUES
DE TRAITEMENT ET DE
TRANSMISSION DE L’INFORMATION
SOMMAIRE
Télécommunication
signaux analogiques
Michel RAMI
Katell BEREST1
1- LE MULTIPLEXAGE FREQUENTIEL
2- LE CODAGE STEREO
3- LE MULTIPLEXAGE TELEPHONIQUE
4- LE CODAGE VIDEO
5- EMISSION EN BANDE TRANSPOSEE
6- RADIODIFFUSION AM
7- RADIODIFFUSION FM
8- TELEDIFFUSION
9- NOTIONS SUR LA PROPAGATION
DES ONDES ELECTROMAGNETIQUES
2
TRANSMISSION DE PLUSIEURS SIGNAUX
SUR UN SEUL SUPPORT
Signal
Source
Récepteur
Récepteur 1
Source 1
LE MULTIPLEXAGE
FREQUENTIEL
Signal
composite
Source 2
Source 3
Source N
3
MUX
Récepteur 2
DEMUX
Récepteur 3
Récepteur N
4
1
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
MULTIPLEXAGE FREQUENTIEL
SIGNAL EN BANDE DE BASE
Spectre signal 1
Source analogique
∆F1
∆F2
∆FN
Passe-bas
f
Spectre signal N
0
f
0
Largeur de
bande fbb
Spectre signal composite
f
0
F1
F2
f
0
fbb
FN
Support de
transmission
Largeur de bande
du signal composite
5
MULTIPLEXAGE FREQUENTIEL
LARGEURS DE BANDE TYPIQUES
Signaux
Parole
Musique
Luminance
(TV noir et
blanc)
bande
téléphonique
6
Largeur de bande
Signal 1
300Hz … 3400Hz
AM
FM
HiFi
5kHz
15kHz
20Hz … 20kHz
NTSC
PAL
SECAM
4,2 MHz
5 MHz
6 MHz
Modulateur
Porteuse f1
Signal
Modulé 1
Σ
Signal N
7
Modulateur
Porteuse fN
Signal
composite
Signal
Modulé N
8
2
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
DEMULTIPLEXAGE FREQUENTIEL
DEMULTIPLEXAGE FREQUENTIEL
Spectre signal 1
∆F1
∆F2
∆FN
0
Signal
composite
f
Filtre
passe-bande
freq. cent. f1
Signal
Modulé 1
Démodulateur
Porteuse f1
Signal 1
Filtre
passe-bande
freq. cent. fN
Signal
Modulé N
Démodulateur
Porteuse fN
Signal N
f
F1
F2
FN
Spectre signal N
f
0
9
10
RETOUR SOMMAIRE
ONDE ACOUSTIQUE
À un instant t
CODAGE STEREO
x
Variation de la pression acoustique
11
12
3
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
ONDE ACOUSTIQUE : analogie mécanique
PERTES D ’INTENSITE
Perte due à la distance à la
source d ’émission
Perte due à l ’absorption par le
milieu
Puissance reçue
R
Ir
Pertes
(chaleur)
Pe
Ir(W/m2) =
Pe
4π R2
Puissance transmise
13
SON ET SENSATION SONORE
AIRE D ’AUDITION
Pression acoustique (Pa)
200
Seuil de douleur
Intensité(W/m2)
1
2
10-2
2.10-1
CARACTERISTIQUE
PHYSIOLOGIQUE
100
20
10-4
Aire d ’audition
2.10-2
2.10-3
10-8
10-10
2.10-5
10-12
Seuil d ’audition
20
100
sons
1000
GRANDEUR
PHYSIQUE
Intensité
(sons forts et sons faibles)
Flux d ’énergie reçu
Hauteur
(sons graves et sons aigus)
Fréquence de l ’onde
10-6
2.10-4
infrasons
14
Timbre
(personnalité)
ultrasons
20000
Spectre,
Transitoires
Fréquence (Hz)
15
16
4
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
LE MODULATEUR DSB-SC
SIGNAL MUSICAL : CODAGE STEREO
G
SPECTRE
+
Signal modulant
Σ
+
D
+
-
Signal modulé
Porteuse
b
Σ
Modulateur
DSB-SC
Σ
Signal
composite
stéréo
f
f
Oscillateur
38kHz
0
-F
Diviseur de
fréquence
par 2
F
2b
f
MODULATEUR
0
-F
F
17
SPECTRE DU SIGNAL COMPOSITE STEREO
DECODEUR STEREOPHONIQUE
RETOUR CODEUR
G
D
18
Mono G+D
CODEUR
Stéréo
Passe-bas
0 -15kHz
+
+
G+D
Pilote
Signal
composite
stéréo
G-D modulé
Passe-bande
23-53kHz
Démodulateur
DSB-SC
+
f
0
15k 19k
23k
38k
Régénération
de la porteuse
53k
19
Σ
Σ
2G
2D
Porteuse
locale
20
5
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
EFFET DU DEPHASAGE ENTRE LES
PORTEUSES
DEMODULATEUR DSB-SC
émetteur
Signal
modulé
DSB-SC
f
-F
Porteuse
F
0
cos(2πfmt)
cos(2πfmt)cos(2πFet)
f
cos(2πFet)
-2F
2F
Passe-bas
0 -15kHz
récepteur
f
cos(2πfmt)cos(2πFet)
Passe-bas
0 -15kHz
f
Signal
démodulé
cos(2πFet+φ)
f
0
0.5cos(φ)cos(2πfmt)
21
22
EFFET D ’UN MANQUE DE
SYNCHRONISME ENTRE LES PORTEUSES
AMPLITUDE DU SIGNAL DEMODULE
FE
Amplitude
FR
Φ = 2π|FE-FR|t
1
2|FE-FR|
0
π/2
π
Φ
23
24
6
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
BOUCLE A VERROUILLAGE DE PHASE (PLL)
Signal
d ’entrée
Détecteur
v
de déphasage
Oscillateur de fréquence
APPLICATION AU DECODEUR STEREO
Signal
de sortie
Porteuse
décodeur
commandée par tension
v
Signal
composite
Passebande
19kHz
Φ0
v = kDP ∆Φ
Φ
VCO
38kHz
Détecteur
de phase
F
Diviseur
par 2
F0
v
F = F0+kVCOv
26
RETOUR SOMMAIRE
25
MULTIPLEX TELEPHONIQUE
Modulateur
de voie
MULTIPLEX
TELEPHONIQUE
1
Σ
Modulateur
de groupe
primaire
1
Σ
12
Groupe
primaire
(12 voies)
Modulateur
de groupe
secondaire
5
Groupe
secondaire
(60 voies)
1
Σ
14
Groupe
tertiaire
(840 voies)
Modulation utilisée = modulation SSB
27
28
7
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
MODULATEUR SSB
GABARIT D ’UNE VOIE TELEPHONIQUE
0dB
1dB
Signal
téléphonique
Signal
modulé
SSB
Passe-Bande
LSB ou USB
-7dB
Porteuse PV
-14dB
B = 3100Hz
600Hz
600Hz
-30dB
-32dB
-35dB
3,1kHz
3,1kHz
50 60
120
200
300
3400
PV
Filtre USB
PV
Filtre LSB
4600
29
SPECTRES DES SIGNAUX SSB
b
LSSB
DEMODULATION SSB
b
USSB
-F
-F
-F
0
F
2b
0
F
0
F
b
0
F
Signal modulé
USSB
f
f
-F
f
-F
30
0
-F
Porteuse
f
F
f
0
F
f
2b
f
f
f
-F
0
F
-F
0
F
f
Passe-bas
0 -3,4kHz
0
2F
f
b
Signal
démodulé
f
-F
-2F
0
F
31
32
8
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
INFLUENCE D ’UN ECART DE FREQUENCE
INFLUENCE D ’UN DEPHASAGE
émetteur
émetteur
Passebande
USB
cos(2πfmt)
0.5cos(2π(F1+ fm)t)
Passebande
USB
cos(2πfmt)
cos(2πF1t)
0.5cos(2π(F+ fm)t)
cos(2πFt)
récepteur
récepteur
Passebas
0.5cos(2π(F1+fm)t)
0.25cos(2π((F1-F2)+ fm)t)
Passebas
0.5cos(2π(F+fm)t)
cos(2πF2t)
0.25cos(2πfmt-ϕ)
cos(2πFt+ϕ)
33
MODULATEUR DE VOIE
GROUPE PRIMAIRE
300
Modulateur de
voie
Fv2
Porteuse FV
3400
4600
600
4600
Modulateur de
voie
Fv1
Passe-Bande
USB
Passe-Bande
LSB
8KHz
7700 8300
Σ
groupe
primaire
FV+4600 FV+7700
7700
Modulateur de
voie
Fv12
9200
11400
34
FV-7700 FV- 4600
FV+4600
FV+7700
35
36
9
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
GROUPE PRIMAIRE
GROUPE SECONDAIRE
4kHz
100kHz
56kHz
12
1
60kHz
groupe
primaire 1
Modulateur LSSB
Fp1
groupe
primaire 2
Modulateur LSSB
Fp2
groupe
primaire 5
Modulateur LSSB
Fp5
Σ
groupe
secondaire
108kHz
48kHz
Groupe primaire : modulation USSB
Porteuses : FV(kHz) = 104 - 4v avec v = [1..12]
37
GROUPE SECONDAIRE
GROUPE TERNAIRE
420kHz
1
312kHz
2
3
38
612kHz
4
5
48kHz
groupe
secondaire
1
groupe
secondaire
2
Modulateur LSSB
Fs1
groupe
secondaire
14
Modulateur LSSB
Fs14
Modulateur LSSB
Fs2
Σ
groupe
ternaire
552kHz
48kHz
240kHz
Groupe secondaire : modulation LSSB
Porteuses : FP(kHz) = 372 + 48p avec p = [1..5]
39
40
10
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
GROUPE TERNAIRE
1116kHz
2
1
3968kHz
14
CODAGE VIDEO
4028kHz
564kHz
248kHz
3464kHz
Groupe ternaire : modulation LSSB
Porteuses : FS(kHz) = 372 + 248s avec s = [3..16]
41
RETOUR SOMMAIRE
42
FREQUENCE ET LONGUEUR D ’ONDE
LA LUMIERE
λ
E
B
Longueur d ’onde (m)
T
À un instant t
380nm
Ultra-Violet
Visible
F
direction de
propagation
43
7,89.1014Hz
Période (s)
En un lieu x
λ
780nm
Infra-Rouge
3,84.1014Hz
44
11
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
COULEURS ET LONGUEURS D ’ONDES
Couleur
LUMIERE BLANCHE
Longueur d'onde (nm)
1
et moins ...
400
420
440
470
500
530
560
580
590
600
610
650
780
et plus ...
Ultra - Violet
Violet extrême
Violet moyen
Violet-bleu
Bleu moyen
Bleu - vert
Vert moyen
Vert - jaune
Jaune moyen
Jaune orangé
Orangé moyen
Orangé rouge
Rouge moyen
Rouge extrême
Infra-Rouge
2
3
1
400nm
600nm
500nm
700nm
45
L ’OEIL
46
PERFORMANCES SPATIALES DE L ’OEIL
Lumière
RETINE
Signal
α = 1’ = 2,9.10-4rad
d
1
Vision
nocturne
Vision
diurne
L
0,5
400nm
500nm
Bleu
Vert
600nm
Rouge
d = αL
700nm
47
Pour L = 4m
d = 1mm
48
12
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
ECHANTILLONNAGE SPATIAL
PERFORMANCES TEMPORELLES DE L ’OEIL
L
Illumination
d ’un pixel
D
H
Décroissance exponentielle
des luminiphores
Pixel
Colonne
Ligne
Pixellisation
1/50 s
ou 1/100 s
49
50
SIGNAL VIDEO COMPOSITE MONOCHROME
ANALYSE D ’UNE IMAGE
Impulsions de Suppression
Caméra
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tops de synchro
Générateur
de synchro
Suppr
.
Blanc
Signal vidéo
Noir
Signal vidéo composite
11
Ligne
Retour ligne
Retour trame
51
52
13
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
LIGNE VIDEO MONOCHROME
BALAYAGE ENTRELACE 2 : 1
1
2
3
4
5
Ligne active
= 52µs
Blanc
6
Suppression de ligne
= 12µs
7
8
9
10
11
0,7V
Noir
0,3V
Top de synchro
= 5µs
2µs
5µs 5µs
64µs
½ trame paire
½ trame impaire
53
REPRODUCTION DES COULEURS :
LUMINANCE, TEINTE ET SATURATION
SYNCHRO TRAME
Trame A
622 623 624 625
Trame B
310 311
54
Trame B
1
2
3
4
5
6
7
23
24
Trame A
312 313 314 315 316 317 318 319
336 337
55
56
14
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
REPRODUCTION DES COULEURS :
LE SYSTEME RVB
REPRODUCTION DES COULEURS :
LE SYSTEME Y - C
Luminance
V
R
Vert
Rouge
Bleu
(*10)
B
400nm
500nm
700nm
600nm
57
SIGNAL VIDEO COMPOSITE COULEUR
58
LIGNE VIDEO COULEUR
Blanc
Jaune
Luminance
B
M
R
B
Vert
Magenta
Chrominance
C
V
Cyan
16 à 20dB
J
N
Rouge
Bleu
Noir
FSC
luminance
FSon
chrominance
59
60
15
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
MULTIPLEX VIDEO NTSC
LE SYSTEME AMERICAIN NTSC
mV
Luminance Y
my
mR
Matrice
mB
mQ
4,2
0
mI
Σ
f
(MHz)
Chroma I
Caméra
Y = 0,299RN + 0,587VN + 0,114BN
I = 0,596RN - 0,273VN - 0,322BN
Q = 0,212RN - 0,522VN + 0,315BN
f
(MHz)
1,2
0
Modulateur
QAM
Chroma Q
0
f
(MHz)
0,4
Porteuse
61
REPARTITION DISCONTINUE DES SPECTRES
Luminance
62
MODULATEUR QAM
Fréquence
porteuse
chrominance
Q(t)
p(t)
Chrominance
y(t)
Déphaseur
π /2
pq(t)
+
+
Σ
s(t)
I(t)
f
x(t)
Fréquence ligne
63
64
16
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
SALVE DE PORTEUSE
DEMODULATEUR QAM
Q(t)/2
p(t)
Passe-Bas
Déphaseur
π /2
I(t)/2
noir
Passe-Bas
s(t)
Salve de porteuse
65
CODEUR NTSC
DECODEUR NTSC
mY
Passe-bas
Σ
mR
mV
66
Démodulateur
synchrone
mQ
Matrice
mI
Sync
Générateur
de synchro
Caméra
3,58MHz
Blocage
de
chrominance
Déphaseur
-90°
Séparateur
de
salve
Régénération
de
porteuse
-90°
67
I
Démodulateur
synchrone
Passe-bande
3,58MHz
Suppr
mB
Y
LAR 470ns
Q
R
Matrice
V
B
68
17
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
PLAN I, Q DES COULEURS
DERIVE DE COULEUR DU SYSTEME NTSC
Rouge
Jaune
Dérive de couleur
Q’
S
Q
Magenta
θ
Q
S
33° I
α
Vert
θ
Bleu
Turquoise
I
I’
|S | : saturation de la couleur
θ : teinte de la couleur
69
LE SYSTEME EUROPEEN PAL (1963)
70
PLAN U,V DES COULEURS
Rouge
my
Magenta
mR
mV
mV
Matrice
mB
S
V
θ
Jaune
mU
U
Bleu
Caméra
Vert
Y = 0,3R + 0,59V + 0,11B
U = 0,493 (B - Y)
V = 0,877 (R - Y)
Turquoise
|S | : saturation de la couleur
θ : teinte de la couleur
71
72
18
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
CODEUR PAL
PRINCIPE DE LA CORRECTION
Ligne n
Modulateur
DSB-SC
U
Σ
Modulateur
DSB-SC
V
±90°
ϕ
Ligne n+1
Ligne n+1
Emission
4,43MHz
ϕ+α
ϕ
ϕ
Fréq. ligne
Ligne n
Ligne n
α
ϕ
α
Ligne n+1
ϕ
ϕ-α
Réception
α = défaut de phase
Inversion
polarité
ligne n+1
Addition des
signaux de
chrominance des
lignes n et n+1
73
LE SYSTEME FRANCAIS SECAM (1957)
DECODAGE PAL
my
Fréq.
ligne
p(t)
74
mR
LAR
64µs
Passe
Bas
Σ
mDR
mV
U(t)
Matrice
mB
mDB
±90°
LAR
64µs
s(t)
Passe
Bas
Σ
Caméra
V(t)
Y = 0,3R + 0,59V + 0,11B
DR = -1,9 (R - Y)
DB = 1,5 (B - Y)
75
76
19
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
FREQUENCES INSTANTANEES
DES SIGNAUX DB et DR
CODAGE SECAM
Luminance
DB
Bleu
4361,25 4406,25 4451,25
Jaune
3 4,4066
Blanc
ou
Noir
Vert
f(kHz)
4126,25
f
(MHz)
0
Jaune
Modulateur
FM
Chrominance
f
(MHz)
3 4,25 6
DR
Luminance
Chrominance
0
Rouge
Ligne n+1
Ligne n
Vert
4641,25
Blanc
Rouge ou Noir
Bleu
4172
4480
Modulateur
FM
f(kHz)
4020
4098
4250
77
78
CARACTERISTIQUES RESUMEES DES
TROIS SYSTEMES
DECODAGE SECAM DES
SIGNAUX DE CHROMINANCES
NTSC
Démodulateur
de fréquence
LAR 64µs
Démodulateur
de fréquence
Fréq.
ligne
DR
Permutateur
79
SECAM
Norme L
Trames et image
60Hz/30Hz 50Hz/25Hz
50Hz/25Hz
Nombre de lignes
525
625
Fréquence ligne
15750Hz
15625Hz
15625Hz
Largeur bande video
4,2MHz
5MHz
6MHz
Modulation chrominance QAM
DB
PAL
Norme G
625
QAM
FM
4,25MHz (DB)
4,406MHz (DR)
Porteuse(s) chrominance 3,58MHz
4,43MHz
Porteuse son
4,5MHz
5,5MHz
6,5MHz
Modulation du son
FM
FM
AM
80
RETOUR SOMMAIRE
20
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
DE LA BANDE DE BASE VERS LA BANDE
TRANSPOSEE
Composite Bande de base
f
0
Émetteur
EMISSION EN BANDE
TRANSPOSEE
Composite Bande transposée
0
f
Fp
Récepteur
Composite Bande de base
0
f
81
MULTIPLEXAGE FREQUENTIEL
EMETTEUR
Ondes EM
modulées
Signal
composite
Émetteur
1
Signal
composite
Émetteur
2
82
Récepteur
Signal
composite
Modulateur
Signal
composite
Émetteur
n
Fp1
Onde EM
modulée
Signal composite
en
bande de base
Fp2
Fpn
Amplificateur de
puissance HF
f
Oscillateur
83
84
21
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
SELECTIVITE DU RECEPTEUR
solution 1
RECEPTEUR
Signal
composite en
bande de base
Onde EM
modulée
Ampli HF
Ampli et
Filtre passe-bande
HF
Démodulateur
Porteuse 3
Porteuse 2
Porteuse 1
f
Ampli
BF
85
SELECTIVITE DU RECEPTEUR
solution 2
RECEPTEUR A FREQUENCE INTERMEDIAIRE
Onde électromagnétique
modulée porteuse FP
Ampli FI
Porteuse 1
Porteuse 2
86
Porteuse 3
Amplification et
filtrage
passe-bande HF
Changement de
fréquence
porteuse
Signal modulé
porteuse FI
f
Amplificateur
F.I.
FI
87
Démodulateur
Amplificateur
B.F.
Signal en
bande de
base
88
22
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
LE CHANGEMENT DE FREQUENCE
LE PROBLEME DE LA FREQUENCE IMAGE
Filtre HF
Signal modulé
porteuse Fp
f
-Fp
f
Fp
0
-Fim
cos(2πFot)
-Fo -Fp
Fp
0
Fo
Fi
f
-Fo
0
Filtre
passe-bande
F.I.
Fim
Fi
f
Fo
-Fo
=
0
=
Filtre FI
Fo
Filtre FI
f
Signal modulé
porteuse FI
-Fo-Fim
f
-Fo-Fp
-Fo+Fp
0
FI= Fo-Fp
Fo+Fp
-Fo
-FI
0
FI
Fo
Fo+Fim
Fim = 2Fo-Fp = FI + F0
-F0+Fim = Fo-Fp = FI
90
RETOUR SOMMAIRE
89
RADIODIFFUSION AM
message
Modulateur
DSB-SC
Σ
C
RADIODIFFUSION
AM
Porteuse
Porteuse
f
Largeur de bande
91
92
23
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
MODULATEURS D’AMPLITUDE DSB-TC
Modulateur
DSB-SC
message
TAUX DE MODULATION
s(t)=(m(t)+ C) cos(2πFp t) = C
C
Σ
s(t)
s(t)= C 1+ α
Porteuse
m(t)
Max(m)
α=
Max(m) m(t)
C
Max(m)
cos(2πFp t)
cos(2πFp t)
Max(m)
est le taux de modulation
C
Pour un message sinusoïdal : m(t) = M cos(2πfm t)
message
C
1+
Σ
s(t)=(M cos(2πfm t) + C) cos(2πFp t)
s(t)
=C
1+ α cos(2πfm t)
cos(2πFp t)
avec α =
M
C
Porteuse
93
94
AUTRES EXEMPLES
SIGNAL DSB-TC
C = M soit α = 100%
C(1+α )
C
C(1-α )
C
C
M
Cα /2
Cα /2
f
Fp-fmFp Fp+fm
Cα /2
Cα /2
C = 0,5 M soit α = 200%
f
C = 2 M soit α = 50%
Cα /2 C Cα /2
Fp-fm Fp Fp+fm
f
Fp-fmFp Fp+fm
95
96
24
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
DEMODULATION D ’AMPLITUDE
PUISSANCE EMISE
α <1 détecteur d ’enveloppe
C2/2
C
Cα /2
Cα /2
Démodulateur
d ’amplitude
C2α2/8
C2α2/8
f
f
Fp-fm Fp Fp+fm
Fp-fm Fp
Fp+fm
α >1 détecteur synchrone
97
98
CHOIX DE LA CONSTANTE DE TEMPS RC
DETECTION D ’ENVELOPPE
détecteur d'enveloppe à diode
Tension de
CAG
R3
C3
R1
C2
Signal
modulé
C
R
C1
R2
Signal
démodulé
1
fm
99
> RC >>
1
F
100
25
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
RECEPTEUR OM - OL
bâtonnet de ferrite
OM
Mélangeur
Filtre
FI
RADIODIFFUSION
FM
AF
FI
OL
CAG
Oscillateur
local
Sélection
101
RETOUR SOMMAIRE
EMETTEUR FM
102
LA PREACCENTUATION (PREEMPHASIS)
Bruit
Signal
audio
Préaccentuation
Limiteur
VCO
Message
Amplificateur
HF
f
-b
103
0
b
104
26
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
Le VCO et les étages multiplicateurs
RECEPTEUR FM
Oscillateur
local
VCO
Multiplicateur
Mélangeur
CAF
Multiplicateur
RF
Mélangeur
Filtre
FI
Tête VHF ou tuner
Oscillateur
CAG
FI
Démodulateur
Désaccentuation
AF
106
RETOUR SOMMAIRE
105
TELEDIFFUSION
Faisceau
hertzien SHF
TELEDIFFUSION
Émetteur
FM
Signal
multiplex
107
Récepteur
FM
Émetteur
VHF ou UHF
108
27
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
RECEPTEUR SHF
EMETTEUR SHF
Modulateur
FM
70MHz
Filtre
Mélangeur
Ampli
SHF
Filtre
SHF
Mélangeur
Filtre
FI
Ampli
FI
Démodulateur
FM
Antenne
Antenne
Oscillateur
SHF
Oscillateur
SHF
109
EMETTEURS VHF - UHF
110
FREQUENCES VHF et UHF
Fréquences VHF :
Entrée
vidéo
Modulateur
d'amplitude
VSB
Changement
de
fréquence
Diplexeur
Porteuse vidéo
Entrée
son
Modulateur
d'amplitude
Bandes I et III
largeur canaux = 8MHz
Bandes IV et V (470 à 860MHz )
largeur canaux = 8MHz
Canal
Ils sont numérotés de 21 à 69.
I-A
I-B
I-C
I-C1
III-1
III-2
III-3
III-4
III-5
III-6
Changement
de
fréquence
Porteuse son
111
Fréquences UHF :
Fvision(MHz) Fson (MHz)
47.75
55.75
63.75
60.5
176
184
192
200
208
216
41.25
49.25
57.25
54
182.5
190.5
198.5
206.5
214.5
222.5
Exemple :
Canal 21 : 470-478MHz.
Porteuse vision : 471.25MHz.
Porteuse son :
476.75MHz pour les normes G-H,
477.25MHz pour la norme I ,
477.75MHz pour les normes K, K',
L et L'.
112
28
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
SPECTRES DES SIGNAUX
MODULATION-DEMODULATION VSB
message
Multiplieur
Filtre
VSB
Multiplieur
Filtre
passebas
0
f
b
f
-F0-b
Signal VSB
porteuse
porteuse
-b
Signal DSB
-F0 -F0+b
F0-b
0
F0 +b
F0
f
-F0-b
Filtre VSB
f
F0-αb
F0
-F0 -F0+αb
F0-αb
0
F0
F0 +b
sortie multiplieur démodulateur
F0
f
f
message
F0+b
-2F0
-b
0
b
-b
0
b
2F0
f
114
RETOUR SOMMAIRE
113
BANDES DE FREQUENCES DES ONDES EM
Bande
NOTIONS
SUR LA PROPAGATION
DES ONDES
ELECTROMAGNETIQUES
115
Dénomination
30 - 300kHz
LF (Low)
Onde kilométrique
300kHz - 3MHz
MF (Medium)
Onde hectométrique
3 - 30MHz
HF (High)
Onde décamétrique
30 - 300MHz
VHF (Very High)
Onde métrique
300MHz - 3GHz
UHF (Ultra High)
Onde décimétrique
3 - 30GHz
SHF (Super High)
Onde centimétrique
30 - 300GHz
EHF (Extremely High) Onde millimétrique
116
29
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
ONDES EM
Domaines d ’utilisation
PROPAGATION D ’UNE ONDE EM
EN NON-VISIBILITE
ONDE METRIQUE : 30 MHz < F < 300 MHz (VHF)
Propagation par onde de sol
Propagation en visibilité directe
Utilisations : radiodiffusion FM (88-108MHz), télédiffusion
(Bandes I et III : 47-68MHz et 174-230MHz), liaisons
aéronautiques (aide au décollage et à l’atterrissage), liaison
maritime, aéromodélisme, alarmes pour personnes agées...
Propagation en ligne droite
ONDE DECIMETRIQUE : 300MHz < F < 3 GHz (UHF)
Propagation en visibilité directe ou par diffusion troposphérique
Propagation par réflexion
ionosphérique
Utilisations : télédiffusion (Bandes IV et V : 470-606MHz et 606854MHz), faisceaux hertziens, radar, radionavigation, télécommandes
de portails, capteurs météo, radiocommunications mobiles (GSM,
UMTS)…
Propagation par diffusion
117
ONDES EM
Caractéristiques et domaines d ’utilisation
118
PROPAGATION DES ONDES RADIO AM
PAR ONDE DE SOL
ONDE CENTIMETRIQUE : 3 GHz < F < 30 GHz (SHF)
Dimensions antennes
Propagation en visibilité directe
λ/2 ou λ/4
Au-delà de 20 GHz phénomènes d ’absorption atmosphérique
sol
Utilisations : faisceaux hertziens, radar, transmission par satellite,
Détecteurs de mouvement, télépéage…
Fréquences
ONDE MILLIMETRIQUE : 30 GHz < F (EHF)
Longueur d ’onde
Propagation en visibilité directe
Utilisation :radar
119
F < 300kHz
(LF)
λ > 1km
Portée
qques 1000km
Utilisations
Radio AM O.L.
radionavigation
localisation
(sous-marins)
300kHz < F < 3MHz 3MHz < F < 30MHz
(HF)
(MF)
1km < λ < 100m
qques 100km
Radio AM O.M.,
liaisons côtières,
détecteur
victimes
d’avalanches
100m < λ < 10m
qques 10km
Radio AM (O.C.),
radioamateurs
(CB), postes
téléphoniques sans
fil, modélisme
120
30
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
PROPAGATION DES ONDES RADIO AM
PAR REFLEXION IONOSPHERIQUE
PROPAGATION PAR ONDES DE SOL
0
Ionosphère
100kHz
-50
500kHz
2MHz
-100
Portée :
plusieurs milliers de km
-150
-200
OC
OM
OL
Antenne
-250
101
102
103
104
SOL
Pertes en dB en fonction de la distance en km
(traits pleins : au-dessus du sol ;traits pointillés : au-dessus de l’océan)
121
L ’ATMOSPHERE
122
L ’IONOSPHERE
électrons libres
par cm3
EXOSPHERE
1000km
Couche F2
105 à 106
IONOSPHERE
Couche F
Couche F1 180km d'altitude, épaisseur 20km.
S'élève et rejoint la couche F2 la nuit
Couche F1
40km
Couche F2 , entre 250km et 400km pendant la journée
et vers 300km la nuit, épaisseur 200km.
Couche la plus ionisée.
Rôle le plus important dans les transmissions radio.
STRATOSPHERE
10km
105
Couche E entre 80 et 140km, n'existe que le jour.
104
Couche D 70km d'altitude, 10km d'épaisseur.
Disparaît la nuit.
Couche E
TROPOSPHERE
Couche D
123
124
31
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
PROPAGATION PAR REFLEXION
IONOSPHERIQUE
REFLEXION ET REFRACTION
30-50MHz
selon incidence
r
réfraction
n2 < n1
F2
90°
n2 < n1
n1
n1
i
F1
ilim
i
>5MHz
>3MHz
réflexion
sin(ilim) =
n1 sin(i) = n2 sin(r)
E
n2
n1
125
PROPAGATION DIURNE ET NOCTURNE
126
EVANOUISSEMENT D ’ONDE (ou FADING)
Réflexions ionosphériques
F
nuit
jour
Onde de sol
E
127
128
32
SYSTEMES ELECTRONIQUES DE TRAITEMENT ET DE TRANSMISSION DE L’INFORMATION
PROPAGATION D ’UNE ONDE EM
EN VISIBILITE DIRECTE
INFLUENCE DE L ’ATMOSPHERE
horizon géométrique
d
h
n3
h
horizon radioélectrique
n2
R = 6400 km
Ellipsoïde de Fresnel
n4
D
n1
hE
Règle de dégagement
h>r
hR
Rfictif = 8500 km
h
1
r=
2
r
λd
129
130
PROPAGATION PAR DIFFRACTION
TROPOSPHERIQUE
milieu
dispersif
131
RETOUR SOMMAIRE
33