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1 الفيزياء و الكيمياءPhysique et Chimie - Option : 2BAC- SM / PC / SVT La mod

1 الفيزياء و الكيمياءPhysique et Chimie - Option : 2BAC- SM / PC / SVT La modulation d’amplitude 3ème partie : Electricité Série N°1 : La modulation d’amplitude La modulation d’amplitude Exercice 1 : Appli.  15min  Au cours d’une séance de travaux pratiques, les élèves réalisent un montage permettant d’émettre puis de recevoir un signal radio. 1. Émission du signal. Le montage de modulation d’amplitude, utilisé pour l’émission et réalisé à l’aide d’un multiplieur, est représenté sur la figure 1 ci- contre : Pour engendrer l’onde porteuse de fréquence Fp , on envoie sur l’entrée E1 du multiplieur la tension u1(t) = p(t)=Pmcos(2Fp t). Le signal à transmettre, de fréquence fS et d’amplitude Sm est s (t) = Smcos(2fS t). On lui ajoute une tension continue U0, appelée tension de décalage ou tension offset. On obtient alors u2(t) = U0 + s (t) = U0 + Smcos(2fS t) qu’on envoie sur l’entrée E2. À l’aide d’un dispositif d’acquisition de données, branché sur la sortie S du multiplieur, on observe sur l’écran de l’ordinateur, la courbe uS(t) représentée ci-dessous (fig. 2) 1.1. Pourquoi faut-il ajouter une tension de décalage au signal à transmettre ? 1.2. Quelle condition doit vérifier le rapport 0 m S m U  pour réaliser une bonne modulation . 1.3. Le multiplieur donne en sortie une tension s(t) proportionnelle au produit des tensions appliquées sur les entrées : 1 2 ( ) . ( ) ( ) S u t k u t u t   .Le coefficient k est une constante qui ne dépend que du multiplieur. 1.3.1. Montrer que s(t) peut se mettre sous la forme ( ) [1 cos(2 . )]cos(2 . ) S S p u t A m f t F t      dans laquelle A est une constante. 1.3.2. Donner l’expression de A en fonction de k, Pm et U0. 1.3. En utilisant la courbe de la figure 2, déterminer fS et Fp. Justifier la méthode utilisée. 2. Réception du signal. La réception du signal se fait à l’aide du montage représenté ci-dessous (figure 3). Ce montage est constitué de plusieurs modules branchés les uns après les autres. 2.1. Le premier module, noté a) sur la figure 3, est le circuit d’accord. Quel est son rôle ? 2.1.1. Comment procède-t-on pour "capter" une station radio ? 2.1.2. Vérifier que lorsque L = 62 mH, le circuit est accordé sur l’émetteur réalisé au 1 .On donne C=1nF. 2.2. Comment s’appelle Le deuxième module (noté b) sur le schéma? Quel est son rôle ? 2.3. Un élève a représenté sur la figure 4, en trait gras, le signal qu’il observe sur l’écran lorsque le système d’acquisition est branché à la sortie du détecteur de crête. Ce schéma vous semble-t-il correct ? Justifier la réponse. 2.4. Quel est le rôle du troisième module (c) ? Type BAC Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Option : 2BAC- SM / PC / SVT 2 الفيزياء و الكيمياءPhysique et Chimie - Option : 2BAC- SM / PC / SVT La modulation d’amplitude  15min  Appli. Exercice 2 : Type BAC Réception : Un modèle de récepteur radio est représenté par le schéma simplifié ci-dessous dans lequel on distingue trois parties. 1. Etude de la partie 1 du circuit : 1.1. Expliquer brièvement son rôle. 1.2. La bobine a une inductance L de 1,0 mH. Quelles doivent être les limites de la valeur de la capacité C du condensateur variable si on veut pouvoir capter des porteuses dont la fréquence soit comprise entre 1,0 kHz et 10 kHz ? 2. Etude des parties 2 et 3 du circuit : 2.1. Indiquer brièvement le rôle de chacune de ces deux parties. 2.2. Pour visualiser différentes tensions, on utilise oscilloscope dont les réglages sont les suivants : - Sensibilité verticale : 5V.div-1; - Base de temps : 1ms.div-1; - Trace du spot positionnée au centre de l’écran en l’absence de tension appliquée ; - Touche DC active. On obtient les trois oscillogrammes représentés ci-dessous : 2.1. Indiquer l’oscillogramme correspondant à chacune des tensions suivantes : o Tension uAM entre le point A et la masse M ; o Tension uBM entre le point B et la masse M ; o Tension uSM entre le point S et la masse M. 2.2. En utilisant l’un de ces oscillogrammes, déterminer la fréquence f de l’onde porteuse. Oscillogramme 1 Oscillogramme 2 Oscillogramme 3 La modulation d’amplitude Option : 2BAC- SM / PC / SVT 3 الفيزياء و الكيمياءPhysique et Chimie - Option : 2BAC- SM / PC / SVT La modulation d’amplitude Appli.  15min  Exercice 3 : Type BAC Étude de la modulation : Lors d'une séance de travaux pratiques, un élève réalise des expériences qui illustrent l'émission et la réception d'un signal sinusoïdal de fréquence fm = 500 Hz. Pour réaliser une modulation d'amplitude, les élèves utilisent un montage multiplieur (représenté sur la figure ci-dessous) agissant sur les tensions u1(t) et u2(t) dont les expressions sont : u1(t) = Uo + Um cos (2 fm t) u2(t) = Up cos (2 fp t) avec Um cos (2fm t) la tension modulante, U0 une tension constante positive et u2(t)=Up cos (2fp t) la tension porteuse. 1. Ce montage délivre une tension de sortie s(t) telle que s(t) = k.u1(t).u2(t). où k est un coefficient caractéristique du multiplieur. 1.1. Quelle est l'unité du coefficient k ? 1.2. La tension de sortie s(t) peut se mettre sous la forme : ( ) [1 cos(2 . )]cos(2 . ) m p s t A m f t f t      avec A = k.U0.Up et m = (taux de modulation). m =Um / U0 On veut éviter la sur modulation qui se produit lorsque l'amplitude du signal modulant est supérieure à U0. Dans quel intervalle de valeurs doit se situer le taux de modulation m pour réaliser une bonne modulation d'amplitude ? 2. L'élève visualise la tension s(t) à l'aide d'un oscilloscope, il obtient la courbe suivante : Réglages de l'oscilloscope : Balayage : 0,5 ms /div Sensibilité verticale : 0,5 V / div 2.1. montrer que le taux de modulation m peut s'exprimer selon la relation : M m M m S S m S S    2.2. Les grandeurs SM et Sm sont représentées sur la figure 1. 2.2.1. À partir de la figure 1, déduire une valeur numérique approchée de m . 2.2.2. Vérifier que la fréquence de la porteuse utilisée est fP = 10kHz. 3. Réception du signal modulé et démodulation La tension s(t) est appliquée à une antenne qui émet alors un signal électromagnétique reproduisant les mêmes variations que s(t). Un peu plus loin, l'élève place une antenne réceptrice servant à capter le signal. Cette antenne est reliée à un circuit électrique ( figure ci dessus) comportant plusieurs parties aux fonctions distinctes. On appelle uf (t) la tension mesurée en bout de chaîne. 3.1. La partie n°1 est constituée d'une bobine d'inductance L0 = 2,5 mH et d'un condensateur de capacité C0 ajustable, l'ensemble constituant un dipôle L0C0 en dérivation. Ce dipôle oscille avec une fréquence propre dont l'expression est : 0 0 0 1 2 f L C   On rappelle que la fréquence de la porteuse est 10 kHz et celle du signal modulant 500 Hz. 3.1.1. Quelle est la fonction de cette partie dans le montage ? 3.1.2. Quelle valeur doit-on choisir pour C0 pour que cette fonction soit effectivement remplie ? 3.2. La partie n°2 comprend une diode, un conducteur ohmique de résistance R et un condensateur de capacité C. Cet ensemble constitue ce que l'on appelle un détecteur de crête. Sa fonction est d'obtenir une tension proportionnelle à la tension u1(t) introduite à la question 2. 3.3. Quelle condition doit remplir, la constante de temps du dipôle RC ,pour obtenir une bonne démodulation ? 3.4. Sachant que C = 500 nF, choisir parmi les valeurs suivantes ,la valeur de R qui vous paraît la mieux convenir pour remplir convenablement cette fonction : 20  ; 200 ; 2,0 k; 20 k. 3.5. Quel est le rôle de la partie n°3 ? Figure 1 La modulation d’amplitude Option : 2BAC- SM / PC / SVT 4 الفيزياء و الكيمياءPhysique et Chimie - Option : 2BAC- SM / PC / SVT La modulation d’amplitude La modulation d’amplitude Appli.  15min  Exercice 4 : Cet exercice a pour but d’étudier la chaîne complète de télécommunication permettant l’émission puis la réception d’une onde radio. Il fera référence à quelques faits historiques relatifs aux avancées technologiques de la fin du XIXè siècle à propos de la transmission d’ondes hertziennes. 1. Étude préliminaire : l’onde radio 1.1. Nous rappelons ici que les ondes hertziennes font partie des ondes électromagnétiques dont une partie du spectre est donné ci-contre : La lumière visible fait partie des ondes électromagnétiques.  Dans quel domaine (A ou B) peut-on la situer ? Justifier la réponse. 1.2. En uploads/Management/ serie-4-modulation-d-x27-amplitude.pdf