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Notions de base Modulation FSK (frequency shift keying) Modulation Dans la modu

Notions de base Modulation FSK (frequency shift keying) Modulation Dans la modulation par déplacement de fréquence (MDF ou FSK), la fréquence du signal porteur sinusoïdal de fréquence élevée est fonction du signal modulant rectangulaire de fréquence faible (voir schéma fonctionnel). L'amplitude du signal porteur reste constante en l'occurrence. Fig. 01 : Schéma fonctionnel du modulateur FSK Dans la modulation FSK à deux états significatifs (2-FSK) utilisée dans cet exercice, la fréquence du signal de sortie du modulateur alterne entre deux valeurs en fonction de la valeur logique du signal modulant. Le niveau "Low" (bas) du signal modulant correspond ici à la fréquence élevée du signal FSK, fIntervalle, et le niveau "High" (haut), à la fréquence faible du signal FSK, fImpulsion. Fig. 02 : Diagramme en fonction du temps, signal FSK y TTLin La moyenne des deux fréquences caractéristiques est définie comme la fréquence porteuse virtuelle : fp= (fImpulsion + fIntervalle)/2 L'écart entre les deux fréquences caractéristiques est appelé "shift" (décalage) et la moitié de ce shift, "excursion de fréquence" f: Shift = fIntervalle- fImpulsion f = (fIntervalle - fImpulsion)/2 Une autre caractéristique très importante pour le spectre de fréquence des signaux FSK notamment est l'indice de modulation du signal, mFSK: mFSK = f/fM avec fM= fréquence maximale du signal modulant. Le spectre de fréquence d'un signal FSK s'obtient à l'aide de fonctions de Bessel, en tenant compte du spectre de modulation et de l'indice de modulation. Il est possible de faire une approximation de la bande passante d'un signal FM au moyen de l'équation suivante: B 2 ( f + fM) avec B: bande passante f: excursion de fréquence fM: fréquence de modulation maximale Demodulation Dans cet exercice, la démodulation du signal FSK est réalisée par un circuit à boucle d'asservissement en phase PLL: Fig. 03 : Schéma fonctionnel du démodulateur FSK Ici, la fréquence et la phase du signal FSK sont comparées avec celles d'un signal généré par un oscillateur commandé par tension (VCO), à l'aide d'un comparateur de phases. La boucle de régulation PLL est refermée au niveau du VCO par le biais d'un filtre de boucle/filtre de données (passe-bas). La tension de commande pour l'amorçage du VCO, qui peut être prélevée à la sortie du filtre de boucle, évolue de la même manière que la fréquence du signal FSK et correspond ainsi au contenu de la modulation. Les fronts de cette tension sont régénérés par un trigger de Schmitt en aval du filtre de boucle. Notions de base Modulation ASK (amplitude shift keying) Modulation Dans la modulation par déplacement d'amplitude (MDA ou ASK), l'amplitude d'un signal porteur sinusoïdal de fréquence élevée est fonction du signal modulant rectangulaire de fréquence faible (voir schéma fonctionnel). La fréquence du signal porteur reste constante en l'occurrence. Fig. 01 : Schéma fonctionnel du modulateur ASK Avec la 2-ASK (deux états significatifs) utilisée ici, le signal porteur peut être prélevé à la sortie du modulateur ASK seulement lorsque le niveau du signal modulant est "High" . Fig. 02 : Diagramme en fonction du temps, ASKout et TTLin L'ASK est donc équivalente à une modulation d'amplitude avec un signal modulant rectangulaire. Les bandes latérales du signal ASK résultantes correspondent aux bandes latérales en AM - en tenant compte du spectre de Fournier d'un signal rectangulaire -. En cas d'utilisation d'un signal rectangulaire symétrique, il apparaît les fréquences latérales suivantes : Bande latérale supérieure : fP+ fM fP + 3fM fP + 5fM .... Bande latérale inférieure : fP - fM fP - 3fM fP - 5fM .... La transmission via un canal (par fil ou sans fil) exige une limitation de la bande passante. Demodulation La méthode de démodulation la plus simple pour les signaux ASK est la démodulation de l'enveloppante. Cette opération exige que la fréquence porteuse soit comprise dans le spectre du signal ASK reçu. Après redressement par une diode, les composantes de la fréquence porteuse résiduelles sont éliminées par un passe-bas monté en aval et les fronts du signal modulant binaire restaurés avec un trigger de Schmitt. Fig. 03 : Schéma de principe du démodulateur ASK La modulation par déplacement de phase (MDP ou PSK = Phase-Shift-Keying), et plus précisément la 2PSK (PSK à deux états significatifs) et la QPSK ou 4PSK (PSK à quatre états significatifs), comptent parmi les "procédés de modulation numériques". Leur classement dans cette catégorie s'effectue selon le schéma suivant : 1. Signal de communication numérique, signal porteur sinusoïdal: o Modulation par déplacement d'amplitude ASK (Amplitude Shift Keying) ou MDA o Modulation par déplacement de fréquence FSK (Frequency Shift Keying) ou MDF o Modulation par déplacement de phase PSK(Phase Shift Keying) ou MDP 2. Signal de communication analogique, signal porteur impulsionnel : o Modulation d'impulsions en amplitude PAM (Pulse Amplitude Modulation) ou MIA o Modulation d'impulsions en phase ou de phase d'impulsions PPM (Pulse Phase Modulation) ou MIP o Modulation de largeur d'impulsions PWM (Pulse Width Modulation) ou MLI 3. Signal de communication initialement analogique numérisé, signal porteur impulsionnel: o Modulation d'impulsions codées PCM (Pulse Code Modulation) ou MIC o Modulation delta DM (Delta Modulation) Les procédés de modulation ASK, FSK et PSK consistent à transmettre des informations numériques sur des canaux analogiques à l'aide d'une porteuse sinusoïdale. Le convertisseur de signaux utilisé pour les voies de transmission analogiques se compose d'un modulateur à l'extrémité émetteur et d'un démodulateur à l'extrémité récepteur. C'est la raison pour laquelle on appelle ce type d'appareil de transmission de données "modem" - mod(ulateur) et dém(odulateur) -. Autrefois, on utilisait pour la transmission de données, l'ASK (télégraphie) et la FSK (coupleur acoustique employé comme interface). Celles-ci furent remplacées plus tard par les techniques PSK et QPSK, peu sensibles aux interférences (pour les modems jusqu'à 2400 bps, V.22) et des procédés plus sophistiqués, tels que la modulation 16QAM. La QPSK trouve encore aujourd'hui de nombreuses applications dans le domaine de la transmission par satellite et dans les systèmes de radiodiffusion par faisceau hertzien. L'exemple suivant illustre le lien existant entre les indications "bauds", "bits par seconde" (bps) et "caractères par seconde" (cps). Le modulateur (Q)PSK permet le réglage d'un octet composé de 8 bits, p. ex. : Fig. 01 : Durée d'un octet (caractère) Si ce signal est transmis à l'aide d'un procédé de modulation à deux états significatifs (p. ex. la 2PSK), la vitesse de modulation VM (également appelée "débit en bauds") est égale à la vitesse de transmission de données VD Pour VM = 600 bauds, on a VD = 600 bps et donc la durée de transmission d'un bit est On peut en déduire que la durée d'un octet est peuvent être transmis (en l'occurrence sans bits de départ, d'arrêt et de contrôle). Si l'on utilise la QPSK (4PSK), un procédé de modulation à quatre états significatifs, la vitesse de transmission de données double: avec n = nombre d'états significatifs ; en l'occurrence, n = 4 En effet, le codage n'intéresse plus un seul bit mais un couple de bits ("dibit") : Fig. 02 : Formation des dibits A condition que la bande passante du canal de transmission soit assez large pour on a Par conséquent, 1200/8 cps = 150 cps sont transmis. La capacité de transmission d'un canal donné de bande passante définie double lorsqu'on utilise la 4PSK à la place de la 2PSK. Il était donc logique qu'on ait recours à des procédés de modulation avec de plus en plus de niveaux pour l'élaboration des modems destinés aux lignes téléphoniques analogiques à bande passante limitée (aujourd'hui jusqu'à VD = 33600 bps). Le schéma fonctionnel d'un modulateur 2PSK simple se présente de la manière suivante : Fig. 03 : Modulateur 2PSK Le signal 2PSK est généré par multiplication (p. ex. dans un modulateur en anneau) du signal porteur (carrier) et de la séquence binaire (DATA). La valeur logique "1" correspond ici à une phase de 0 ° du signal porteur et la valeur logique "0" à une phase de 180 ° du signal porteur. On observe des sauts de phase : Fig. 04 : Signal modulé 2PSK La forme la plus simple de la démodulation s'effectue selon le schéma fonctionnel suivant : Fig. 05 : Démodulateur 2PSK Ici, le signal 2PSK reçu est multiplié par le signal porteur du modulateur de sorte qu'on obtient à nouveau la séquence binaire initiale (DATA) après filtrage et restauration des flancs. Si le signal porteur ne peut pas être transmis avec l'information, il doit être reconstruit avec la bonne phase dans le démodulateur. Cette éventualité ne sera pas abordée dans le présent exercice. Le schéma fonctionnel d'un modulateur 4PSK se présente de la manière suivante: Fig. 06 : Modulateur 4PSK Le codeur met en forme le signal U DIBITCLOCK, qui détermine la configuration de chaque dibit pendant le dernier quart de sa durée et génère les signaux U DIBITX et U DIBITY conformément au tableau ci-dessous: DATA 00 01 10 11 DIBIT X 0 0 1 1 DIBIT Y 0 1 0 1 Phase de fase de UPSK 0° 90° 270° 180° Notions de base Modulation PAM (pulse amplitude modulation) La modulation d'impulsions uploads/Philosophie/ tp-telecom-s2.pdf