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1 Partie 1 : modulation par impulsion I- Introduction théorique : 1- Modulation

1 Partie 1 : modulation par impulsion I- Introduction théorique : 1- Modulation par impulsions La modulation par impulsions est une technique dans laquelle le signal est transmis avec les informations par impulsions. Celui-ci est divisé en modulation analogique d'impulsion et modulation numérique d'impulsion. La modulation d'impulsion analogique est classée comme :  Modulation d'amplitude d'impulsion (PAM)  Modulation de largeur d'impulsion (PWM)  Modulation de position d'impulsion (PPM)  Modulation de fréquence d’impulsion(PFM) En résume les différentes techniques de modulation par impulsion dans cette figure : 2 2- Modulation d'amplitude d'impulsion La forme la plus simple de modulation d'impulsions analogiques est la modulation de l'amplitude des impulsions (Pulse Amplitude Modulation, PAM). Comme son nom l'indique, elle consiste à moduler l'amplitude d'un train d'impulsions équidistantes, en fonction des valeurs des échantillons d'un signal analogique Etape 1: échantillonnage du message m(t) à cadence fs = 1/Ts en accord avec le théorème d’échantillonnage Etape 2: étalement de la durée de chaque échantillon à la valeur constante T, de manière à diminuer la bande passante du signal 3- Types de PAM il existe deux types du modulation d'amplitude des impulsions : 1) PAM à polarité unique : est une situation dans laquelle une polarisation continue fixe appropriée est ajoutée au signal pour garantir que toutes les impulsions sont positives. 3 2) Double polarité PAM est une situation où les impulsions sont à la fois positives et négatives. 4- Démodulation de PAM Pour la démodulation du signal PAM, le signal PAM est envoyé au filtre passe-bas . Le filtre passe-bas élimine les ondulations hautes fréquence et génère le signal démodulé. Ce signal est ensuite appliqué à l’amplificateur inverseur pour amplifier son niveau de signal afin que la sortie démodulée ait une amplitude presque égale à celle du signal modulant. 4 5- Utilisations de PAM La technique de modulation PAM est largement utilisée dans les communications numériques à grande vitesse telles que les modems téléphoniques, Ethernet, etc. Elle permet de piloter des lumières LED plus efficacement que la méthode PWM. Contrairement au PPM, la synchronisation de l'émetteur et du récepteur n'est pas requise pour le PAM. Cet article traite de la démodulation de signaux modulés en amplitude d'impulsion à l'aide du circuit le plus simple possible 6- Avantages  C'est le processus simple pour la modulation et la démodulation.  Les circuits émetteur et récepteur sont simples et faciles à construire.  PAM peut générer d’autres signaux de modulation d’impulsions et transmettre le message en même temps. 7- Désavantages  La bande passante doit être grande pour la modulation PAM en transmission.  Le signal d'amplitude d'impulsion varie donc la puissance requise pour la transmission sera plus importante. II- Expérience : Nous avons généré un signal modulé en amplitude par impulsion bipolaire à l’aide d’un modulateur ASK comme interrupteur analogique. 5 Schéma de câblage Schéma de câblage modulateur ASK Conditions d’expérience :  Uinf f = 1 KHz u = 1,5V  Us : f = 8 KHz La fréquence de commutation de 8 KHz s’obtient par une durée d’impulsion de 15 µs à l’entrée du modulateur PAM à l’aide d’un signal TTL. Visualisation des signaux obtenus :  Les signaux Uinf et Us Uinf : signal en jaune Us : signal en bleu 6  Le signal modulé : Uinf : signal en jaune Upam : signal en bleu Commentaire : Après avoir suivi les conditions d’expérience nous avons obtenu un signal modulé en amplitude par impulsion bipolaire, le signal Us est une porteuse impulsionnelle Question : Quelle méthode utiliser à partir du circuit précède pour obtenir un signal PAM unipolaire? Réponse : La méthode utiliser pour obtenir un signal PAM unipolaire consiste a décaler l’information par l’addition d’un signal continu positif ou négatif (offset) , de manière à ce que le signal d’entrée ne change pas de polarité. 7 Uinf : signal en jaune Upam : signal en bleu 1- Spectre de fréquence d’un signal modulé en amplitude par impulsion Nous avons câblé le schéma ci-dessous, après nous avons extrait les spectres selon les conditions d’expérience. Schéma de câblage 8 Les spectres obtenus : Avec le spectre du signal modulé PAM 1er condition d’expérience Avec le spectre du signal modulé PAM 2eme condition d’expérience 9 Avec le spectre du signal modulé PAM 3 eme condition d’expérience Commentaire : Plus l’impulsion est étroite, plus le spectre en fréquence est étendu. Pour conserver la forme de l’impulsion, la bande passante doit être assez large de manière à ce que la transmission se situe au moins au premier 0 de la courbure de l’enveloppe du spectre Questions : 1) On observe un premier minimum à la fréquence de 70Khz (sinc=0). 2) oui, la mesure correspond à la valeur calculée f = 1/T, c’est où le sinc s’annule. 3) On peut récupérer le signal analogique par l’association d’un intégrateur suivie de filtre passe bas 10 2) Théorème d’échantillonnage Dans cette expérience, une PAM unipolaire est générée et examinée pour différentes fréquences d’information et d’échantillonnage. Le schéma de câblage : Les spectres obtenus : Avec Le signal modulé Upam unipolaire Uinf : signal en jaune Upam : signal en bleu 11 le spectre du signal modulé PAM Avec Le signal modulé Upam unipolaire Uinf : signal en jaune Upam : signal en bleu 12 le spectre du signal modulé PAM Avec Le signal modulé Upam unipolaire Uinf : signal en jaune Upam : signal en bleu 13 le spectre du signal modulé PAM Avec Le signal modulé Upam unipolaire Uinf : signal en jaune Upam : signal en bleu 14 le spectre du signal modulé PAM Commentaire : On remarque que lorsqu’on diminue la fréquence du signale impulsionnelle on obtient un encombrement spectrale, alors on ne peut pas filtrer le signal d’information Pour éviter ce problème la fréquence d’échantillonnage doit être supérieure à deux fois la fréquence la plus élevée d’un signal à spectre limité (la règle de Shannon) 15 II-3 Procédé de Multiplexage Temporel Ce procédé est utilisé en télécommunication pour divers modes de transmission. Comme de larges intervalles de temps apparaissent entre les impulsions modulées en PAM et PFM, ces impulsions modulées sont interfacées avec d’autres signaux pendant ces intervalles de temps. Chaque signal à transmettre est échantillonné par une porteuse de même fréquence mais décalé dans le temps. Schéma de câblage : le schéma de câblage Multiplexage Temporel Visualisation des signaux obtenus : Uinf1 : signal en jaune Uinf2: signal en bleu 16 Us1 : signal en jaune Us2: signal en bleu Usync: signal en bleu 17 Uinf : signal en jaune Upam : signal en bleu Le spectre obtenu : Questions : 1) La sortie PAM est bipolaire. 2) On peut transmettre 2 canaux en utilisant une fréquence d’échantillonnage de 8 KHz pour des largeurs d’impulsion de 15 micros 18 Partie 1 : démodulation d’un signal PAM Introduction Dans cette partie, nous nous intéresserons à la PAM qui est fréquemment utilisée comme étage pour les autres types de modulation.. En principe, l’information peut être récupérée à l’aide d’un filtre passe-bas à partir d’un signal PAM à condition que le filtre ait une fréquence de coupure fg telle que fg = f = finf max et que le théorème d’échantillonnage soit vérifié. 1) Démodulation d’un signal PAM à l’aide d’un filtre passe- bas : Nous avons démodulé le signal PAM à l’aide de filtre de l’étage de démodulation PAM et du filtre passe-bas commutable. Schéma de câblage : Le schéma de câblage démodulation PAM Nous avons mesuré les tensions et les spectres des tensions pour différentes périodes d’échantillonnage. 19 Conditions d’expérience : Uinf : f = 1 KHz û = 1.5V Us : f = 8 KHz niveau TTL Us : f = 4 KHz niveau TTL Uinf : signal en jaune Upam : signal en bleu Uinf : signal en jaune Uout : signal en bleu 20 Spectre : 2) Démodulation d’un signal PAM par utilisation d’un circuit d’échantillonnage et de maintien et d’un filtre passe-bas : Lors de l’utilisation d’un filtre passe-bas pour la démodulation d’un signal PAM, seulement une faible part de l’énergie contenue au niveau du spectre est utilisée. Ceci peut être remédié par l’intermédiaire d’un échantillonneur bloqueur. Ce dernier est utilisé afin d’obtenir une tension de sortie en forme d’escalier au niveau du spectre de sorte que l’amplitude du signal d’information devienne de plus en plus élevée. L’échantillonneur bloqueur est représenté sur le Banc de Démodulation par un symbole d’interrupteur. La figure ci-dessus montre la structure du circuit. A l’aide du circuit ci démoduler un signal PAM et mesurer les tensions spécifiées. 21 Conditions d’expérience : Uinf f = 1 KHz û = 1V US f = 8 KHz niveau TTL Uinf : signal en jaune Us/h : signal en bleu 22 Uinf : signal en jaune Uout : signal en bleu 3) Multiplexage temporel : 23 Conditions d’expérience: Uinf1 f = 1 KHz û = 1,5V U 2 inf f = 500 Hz û = 1 V US f = 8KHz niveau TTL Ujack1 : signal en jaune Ujack2 uploads/Philosophie/ tp-pam-pdf.pdf